CN101294070A - 海水硅酸盐钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水硅酸盐钻井液，包括如下组分：淡水膨润土浆：25份；海水：75份；降滤失剂：2.0～5.0份；氯化钾：5～7份；硅酸钠：5～7份；润滑剂：1～2份；稳定剂：2～4份；加重剂：65～70份。本发明的优点是：(1)钻井液流变性好；(2)具有良好的失水造壁性，HTHP滤失量≤15ml，泥饼薄；(3)抗污染能力强，抗劣质土侵的能力可达到15％；(4)抑制性好，岩屑滚动回收率大于85％；(5)润滑性强，摩阻系数很小。

Description

海水硅酸盐钻井液
技术领域
本发明涉及钻井工程中的一种作业液，具体地说，是一种海水硅酸盐钻井液。
背景技术
硅酸盐钻井液由于其抑制性强，因此被广泛应用于极易垮塌的泥页岩等复杂地层钻井。但用海水配制的硅酸盐钻井液仍然存在着以下几方面的不足：
(1)流变性差，尤其是海水硅酸盐钻井液，加入润滑剂后，其动切力、静切力较高，3转6转读数较大；
(2)HTHP滤失量增大，泥饼很厚；
(3)用海水硅酸盐钻井液钻进时出现了大泥团及泥包钻头，起下钻困难等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种流变性好，HTHP滤失量小、抗污染能力强的海水硅酸盐钻井液。
为了解决上述问题，本提供了一种海水硅酸盐钻井液包括如下组分：
淡水膨润土浆：25份；
海水：75份；
降滤失剂：2.0～5.0份；
KCl：5～7份；
硅酸钠：5～7份；
润滑剂：1～2份；
稳定剂：2～4份；
加重剂：65～70份。
优选地，所述淡水膨润土浆的膨润土重量体积比含量为6％。即100ml淡水，6g膨润土。
优选地，所述降滤失剂为聚阴离子纤维素、改性淀粉的一种或一种以上。
优选地，所述稳定剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸五钠、羟基亚乙基二磷酸四钠、二乙烯三胺五亚甲基磷酸五钠中的任意一种或两种混合物。
优选地，所述加重剂为重晶石粉和石灰石粉的一种或一种以上。
优选地，所述润滑剂为：聚合醇类润滑剂或油性润滑剂。
本发明的优点是：
(1)钻井液流变性好；
(2)具有良好的失水造壁性，HTHP滤失量≤15ml，泥饼薄；
(3)抗污染能力强，抗劣质土侵的能力可达到15％；
(4)抑制性好，岩屑滚动回收率大于85％；
(5)润滑性强，摩阻系数很小。
具体实施方式
本发明主要包括如下组分：25份6％的淡水膨润土浆(100ml淡水，6g膨润土)、75份海水、2.0～5.0份降滤失剂、5～7份KCl、5～7份硅酸钠、2～4份稳定剂、65～70份重晶石、1～2份润滑剂。
下面就各组分作出详细说明：
(1)6％预水化膨润土浆：100ml淡水中含有6g膨润土，在钻井液中起增粘作用；
(2)降滤失剂：有聚阴离子纤维素、改性淀粉等；
(3)KCl：在钻井液中起抑制作用；
(4)硅酸钠：在钻井液中起抑制封堵作用；
(5)稳定剂：焦磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸五钠、羟基亚乙基二磷酸四钠、二乙烯三胺五亚甲基磷酸五钠中的一种或两种混合物，在钻井液中起改善滤饼质量，降低HTHP滤失量，改善钻井液流变性的作用；
(6)润滑剂：改善钻井液的润滑性；
(7)加重剂：常用的加重剂有重晶石粉、石灰石粉，可根据体系所需的密度进行选择，可选择其中的一种或一种以上。
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
配制密度为1.54g/cm3海水硅酸盐钻井液基浆：用量筒量取6％的预水化膨润土浆100ml及300ml海水置于浆杯中，在10,000r/min的转速下边搅拌边依次加入4.8g的聚阴离子纤维素、4.0g的改性淀粉、28.00g氯化钾、20.00g硅酸钠，高速搅拌20min，加入273g重晶石，高速搅拌30min，此即为海水基浆[2]。再加入8g聚合醇类润滑剂，8～16g焦磷酸盐，高速搅拌10min；
实施例2
按实施例3的方法配制海水基浆，加入8g聚醚类润滑剂，4～14g乙二胺四乙酸盐，高速搅拌10min，
实施例3
按实施例3的方法配制海水基浆，加入8g聚合醇类润滑剂，12～20g多聚磷酸盐，高速搅拌10min；
实施例4
按实施例3的方法配制海水基浆，加入8g油性润滑剂，高速搅拌10min；
实施例5
按实施例3的方法配制海水基浆，加入8g油性润滑剂，4～14g乙二胺四乙酸盐，高速搅拌10min；
实施例6
按实施例3的方法配制海水基浆[2]，加入8g油性润滑剂，4～15g磺化沥青，4～14g乙二胺四乙酸盐，高速搅拌10min；
实施例7
按实施例3的方法配制海水基浆[2]，加入8g油性润滑剂，4～15g磺化沥青，0.8～4.8g乙二胺四乙酸盐，12～20g 40％的有机磷酸盐溶液，高速搅拌10min。
将实施例2～实施例10的9杯海水硅酸盐钻井液分别在100℃下热滚16h，然后测定热滚后的常温下钻井液的流变性、API滤失量和100℃3.5MPa下高温高压滤失量，结果见表2。
表2钻井液热滚后常规性能(ρ均为1.54g/cm3、热滚温度均为100℃)
实施例   AVmPa·s   PVmPa·s   YP(Pa)   Gel(Pa/Pa)   θ6/θ3   HTHP100℃(ml)
  1   35   22   13   14/18   29/28   16.0
  2   37.5   28   9.5   2.5/5   8/6   19.4
  3   33.5   25   8.5   7/9   9/8   13.8
  4   68   43   25   23/22   41/47   43.2
  5   57.5   44   13.5   2/3   5/3   6.0
  6   60   38   22   2/2.5   7/4   7.0
  7   61   45   16   2/2.5   6/4   7.0
从表2可以看出，实施例1～7的海水硅酸盐钻井液流变性好，HTHP滤失量很小，泥饼很薄。
2.钻井液中抑制性评价
将实施例7的钻井液350ml、海水350ml分别装入两个老化罐中，并各加入25g钻屑，将老化罐在滚子加热炉中于100oC下恒温滚动16h后，取出老化罐冷却并将岩屑倒入40目的筛网，用清水缓缓地冲洗干净。将岩屑放入烘箱在105℃下烘干1h。将烘干的岩屑冷却至室温称重后，即可求出滚动回收率，结果见表3。
表3钻屑在海水及硅酸盐钻井液中的滚动回收率
  钻井液类型   滚前质量   滚后质量   回收率％
  钻井液   25   22.1   88.4
  海水   25   1.29   5.16
岩屑在海水中的滚动回收率很小，在海水硅酸盐钻井液中的滚动回收率较高。说明海水硅酸盐钻井液的抑制性较强。
3.抗污染性评价
在海水硅酸盐钻井液现场使用过程中，不可避免地会遇到钻屑侵入的现象，因此在实验室对上述污染情况进行了模拟实验，以评价钻井液的抗钻屑污染的性能。
为了考察海水硅酸盐钻井液体系抗钻屑侵污的性能，分别在配置好的实例7钻井液体系中分别加入不同量的钻屑粉或膨润土粉(过100目)，在100℃下热滚16小时后分别测定其性能，结果见表4。
表4硅酸盐钻井液抗钻屑污染实验评价结果
配方   AVmPa·s   PVmPa·s   YP(Pa)   Gel(Pa/Pa)   θ6/θ3
 钻井液   26   18   8   4.5/9   12/11
 钻井液+10％钻屑粉   30   22   8   3/8.5   10/9
 钻井液+15％钻屑粉   31.5   24   7.5   2/6.5   10/9
 钻井液+10％膨润土粉   31.5   27   4.5   1/2.5   5/4
 钻井液+15％膨润土粉   36.5   31   5.5   1/3   5/4
从表4可以看出，在热滚前后，在硅酸盐钻井液中加入10％～15％的钻屑粉或膨润土粉后，钻井液性能稳定，说明该钻井液抵抗钻屑的污染能力强。
4.润滑性评价
钻井液除了必须具备优良的流变性及较好的抑制性之外，还必须具有良好的润滑性能。因为，钻井液的润滑性能不好，将会对起下钻产生较大的影响。以下是使用美国Baroid泥浆公司制造的E-P极压润滑仪测定的三种钻井液的润滑性。测试结果见表5。
从表5可以看出，硅酸盐钻井液在没有加润滑剂前，摩阻系数为0.29，加入LUBE后的硅酸盐钻井液摩阻系数为0.1309，摩阻系数降低率为54.86％，这说明这种钻井液的润滑性很好。
表5钻井液的润滑性
Figure A20081011456900081
因此，改进的海水硅酸盐钻井液，具有以下优点：
(1)钻井液流变性好，抗钻屑污染能力强；
(2)具有良好的失水造壁性，HTHP滤失量小，泥饼很薄；
(3)钻井液抑制性好，润滑性强，摩阻系数很小。
改进的海水硅酸盐钻井液应用范围：
(1)软、硬脆性泥页岩等易垮塌的复杂地层。
(2)蒙脱石含量较高的水敏性地层。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种海水硅酸盐钻井液，其特征在于，包括如下组分：
淡水膨润土浆：25份；
海水：75份；
降滤失剂：2.0～5.0份；
氯化钾：5～7份；
硅酸钠：5～7份；
润滑剂：1～2份；
稳定剂：2～4份；
加重剂：65～70份。
2、如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述淡水膨润土浆的膨润土重量体积比含量为6％。
3、如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述降滤失剂为聚阴离子纤维素、改性淀粉的一种或一种以上。
4、如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述稳定剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸五钠、羟基亚乙基二磷酸四钠、二乙烯三胺五亚甲基磷酸五钠中的任意一种或两种混合物。
5、如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述加重剂为重晶石粉和石灰石粉的一种或一种以上。
6、如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述润滑剂为：聚合醇类润滑剂或油性润滑剂。
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