CN102031095A - 一种高温油包水钻井液 - Google Patents

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王茂功
李英敏
孙金声
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Abstract

本发明涉及一种高温油基钻井液；按重量份由70～90份基油、3～7份有机膨润土、2～5份氧化沥青、2～5份磺化沥青、20～60份质量浓度20％的CaCl2水溶液、6～10份氧化钙、1.5～5.5份UZEMUL-S、2～5份ABS和重晶石组成；基油为无荧光和低芳香烃的矿物油；UZEMUL-S为主乳化剂，HLB值为2.5，它由有机酸，有机酸酰胺合成组成；ABS辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，HLB值为10；本发明抗温达到240℃，能够克服现有钻井液抗温能力不足难题，有利于满足深井超深井对钻井液抗温能力的要求。

Description

一种高温油包水钻井液
技术领域
本发明涉及石油地质勘探与开发技术领域所用的一种油包水钻井液，属于应用于深井超深井的高温(温度达到240℃)油基钻井液。
背景技术
深层石油及天然气的勘探开发是解决我国石油工业稳产增产的主要途径。因而，深井、超深井的钻探就必将成为我国石油工业的一个重要方面。由于地温梯度的存在，井眼越深，井筒内的温度就会变得越高。我国西部油田(温度梯度为2.5～3.0℃/100m)超过7000m的超深井和东部油田(温度梯度为3.5～4.3℃/100m)超过5000m的深井井底温度就很可能超过200℃，在高温条件下，钻井液中的各种组分均会发生降解、发酵、增稠、失效等变化，从而使钻井液性能发生剧变，并且不易调整和控制，严重时将导致钻井作业无法正常进行。另外，由于深井超深井往往存在着异常高压，钻井液必须具有很高的密度来平衡井底的异常高压，所用钻井液密度往往需超过2.00g/cm3。我国目前普遍采用的聚磺钻井液的钻井液使用的最高井底温度为179℃，在此情况下，欲保持钻井液良好的流变性和较低的滤失量会更加困难，发生压差卡钻及井漏、井喷等井下复杂情况的可能性会大大增加。
就目前的钻井技术而言，在井深设计和钻具设备抗高温高压能力技术成熟的条件下，抗高温的钻井液体系成为钻井技术发展的瓶颈。目前，对于钻高温高压井而言，油基钻井液仍然是最主要选择之一。相对于水基钻井液，油包水钻井液具有抑制性好、抗温能力强、润滑性好、抗污染能力强及油层损害小等优点。
发明内容
本发明目的是提供一种高温油包水钻井液配方体系，该钻井液抗温达到240℃，有利于满足深井超深井对钻井液抗温能力的要求。
本发明所述的一种高温油包水钻井液，采用的技术方案是：该油包水钻井液各成分及配比按重量份如下：
70～90份基油、3～7份有机膨润土、2～5份氧化沥青、2～5份降滤失剂、20～60份CaCl2(20％水溶液)、6～10份氧化钙、1.5～5.5份UZEMUL-S、2～5份ABS和重晶石。
其中①基油以无荧光和低芳香烃的矿物油(白油)为连续相，是油包水钻井液的主要成分，提供1个非极性的连续相，其主要功用是防止钻井液与地层间的极性反应；②CaCl2(20％水溶液)为盐水相，CaCl2用来调节盐水的活度，使其与地层水的活度相等，防止地层中的水向钻井液或钻井液中的水向地层渗透；③有机膨润土和氧化沥青为亲油成胶剂；④磺化沥青为降滤失剂，控制油相进一步流向地层，钻井液具有优良的滤失性；⑤UZEMUL-S为主乳化剂HLB值为2.5，它由有机酸，有机酸酰胺合成组成，可在油水界面上形成高强度的复合膜，从而保证在高温下乳状液稳定性良好；⑥ABS辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，HLB值为10，作用是调节复合乳化剂的HLB值在3～6之间，进一步增强油水界面膜的强度，增强乳状液的稳定性和抗温能力；重晶石主要成分为硫酸钡，密度大于4.2g/cm3，起加重钻井液的作用。
将有机酸和有机酰胺放入反应釜，在氮气保护下进行酰胺化反应，将所得产物脱水，既得主乳化剂UZEMUL-S。
将机酸与有机胺进行酰胺化反应，反应后再进行双胺化反应，冷却至室温分离得到主乳化剂UZEMUL-S。
本发明为一种抗高温油包水钻井液配方体系，抗温达到240℃，能够克服现有钻井液抗温能力不足难题，有利于满足深井超深井对钻井液抗温能力的要求。
具体实施方式
实施例1：
a、70份基油、3份有机膨润土、2份氧化沥青、2份磺化沥青、20份质量浓度20％的CaCl2水溶液、6份氧化钙、1.5份UZEMUL-S、2份ABS和重晶石；
b、配制工艺：在白油中加入有机膨润土高速搅拌20min，加入所需的主乳化剂UZEMUL-S、辅助乳化剂ABS和氧化钙；在高速搅拌的情况下加入盐水CaCl2(20％水溶液))，高速搅拌20min；加入降滤失剂和润湿反转剂，高速搅拌20min，加入重晶石把钻井液密度调至所需值，高速搅拌20min，装入老化罐中于240℃滚动老化16min。
c、电稳定性测定：用Fann公司23D型破乳电压测定仪在室温下测定油包水钻井液滚动老化前后的破乳电压；
d、滤失性测定：按照《GB/T 16782-1997油基钻井液现场测试程序》测定常温中压滤失量即API滤失量和高温高压滤失量。
d、钻井液性能：
老化前
密度：1.4g/cm3
塑性粘度(PV)：32mPa·s
动切力(YP)：12Pa
滤失量(APl失水量)：0ml
高温高压失水量：1.8ml
破乳电压：＞2000V
老化后
密度：1.4g/cm3
塑性粘度(PV)：36mPa·s
动切力(YP)：14Pa
滤失量(APl失水量)：2.5ml
高温高压失水量：4.2ml
破乳电压：＞2000V
实例2：
a、配方：80份基油、5份有机膨润土、3份氧化沥青、4份磺化沥青、40份质量浓度20％的CaCl2水溶液、8份氧化钙、4份UZEMUL-S、2～5份ABS和重晶石；
b、配制工艺：在白油中加入有机膨润土高速搅拌20min，加入所需的主乳化剂UZEMUL-S、辅助乳化剂ABS和氧化钙；在高速搅拌的情况下加入盐水CaCl2(20％水溶液))，高速搅拌20min；加入降滤失剂和润湿反转剂，高速搅拌20min，加入重晶石把钻井液密度调至所需值，高速搅拌20min，装入老化罐中于240℃滚动老化16min。
c、电稳定性测定：用Fann公司23D型破乳电压测定仪在室温下测量油包水钻井液滚动老化前后的破乳电压；
d、滤失性测定：按照《GB/T 16782-1997油基钻井液现场测试程序》测定常温中压滤失量即API滤失量和高温高压滤失量。
d、钻井液性能：
老化前
密度：1.5g/cm3
塑性粘度(PV)：26mPa·s
动切力(YP)：8.5Pa
滤失量(APl失水量)：0ml
高温高压失水量：3.1ml
破乳电压：＞2000V
老化后
密度：1.5g/cm3
塑性粘度(PV)：33mPa·s
动切力(YP)：11Pa
滤失量(APl失水量)：2.5ml
高温高压失水量：5.3ml
破乳电压：＞2000V
实施例3：
a、配方：90份基油、7份有机膨润土、5份氧化沥青、5份磺化沥青、60份质量浓度50％的CaCl2水溶液、10份氧化钙、5.5份UZEMUL-S、5份ABS和重晶石；
b、配制工艺：在白油中加入有机膨润土高速搅拌20min，加入所需的主乳化剂UZEMUL-S、辅助乳化剂ABS和氧化钙；在高速搅拌的情况下加入盐水CaCl2(20％水溶液))，高速搅拌20min；加入降滤失剂和润湿反转剂，高速搅拌20min，加入重晶石把钻井液密度调至所需值，高速搅拌20min，装入老化罐中于240℃滚动老化16min。
c、电稳定性测定：用Fann公司23D型破乳电压测定仪在室温下测量油包水钻井液滚动老化前后的破乳电压；
d、滤失性测定：按照《GB/T 16782-1997油基钻井液现场测试程序》测定常温中压滤失量即API滤失量和高温高压滤失量。
d、钻井液性能：
老化前
密度：2.3g/cm3
塑性粘度(PV)：53mPa·s
动切力(YP)：15Pa
滤失量(APl失水量)：0ml
高温高压失水量：2.6ml
破乳电压：＞2000V
老化后
密度：2.3g/cm3
塑性粘度(PV)：59mPa·s
动切力(YP)：16Pa
滤失量(APl失水量)：3.4ml
高温高压失水量：7.8ml
破乳电压：＞2000V。

Claims (1)

1.一种高温油包水钻井液，温度达到240℃，其特征在于：该油包水钻井液各成分及配比按重量份如下：
70～90份基油、3～7份有机膨润土、2～5份氧化沥青、2～5份磺化沥青、20～60份质量浓度20％的CaCl2水溶液、6～10份氧化钙、1.5～5.5份UZEMUL-S、2～5份ABS和重晶石；
其中基油为无荧光和低芳香烃的矿物油；
UZEMUL-S为主乳化剂，HLB值为2.5，它由有机酸，有机酸酰胺合成组成；
ABS辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，HLB值为10。
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