CN102134477A - 一种无粘土低密度全油基钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油勘探井和生产井在钻井过程中所使用的一种钻井液，属于低密度油基钻井液体系。克服了常规油基钻井液在低渗、水敏储层中存在污染严重、贾敏效应强的缺陷。其特征是钻井液中含有低密度基油、油品增稠剂、遇油膨胀剂、油分散性粒状碳酸钙、氧化钙和油溶性抗高温降滤失剂。该钻井液无水相，破乳电压高，粘度适中，滤失量小(滤液全为油)，具有良好的电稳定性，抗温性强，抗水、土、盐污染性能强、在高温下乳化效果好等特点。该钻井液稳定时间可达到20-40h。
Description
技术领域
本发明设计石油勘探井和生产井在钻井过程中所使用的一种钻井液，属于低密度油基钻井液体系。
技术背景
目前，在油田的勘探和开发过程中，国内外诸多的大油田都进入了后期开发阶段，一些低压低渗油藏相继投入开发。这些油藏的勘探开发难度大，对钻井液密度要求高。在钻井过程中，钻井液是必不可少的。它能起到携带和悬浮岩屑，稳定井壁和平衡地层压力，冷却和润滑钻头、钻具，传递水动力等作用，钻井液性能的好坏直接影响钻井的井身质量和钻进速度。在低压、易漏或破碎性地层钻井过程中，为了防止钻井液漏失以及保护油气层，大多需要钻井液的密度低于1.0g/cm3。目前满足这一需要的体系都是以气体、油相为密度减轻剂。充气钻井液或泡沫钻井液由于其存在诸多不足，并具有可压缩性，脉冲信号衰减严重，钻水平井、大位移井需要使用MWD时限制了其使用。除了上述缺点，泡沫钻井液还不能用于水敏性较强的地区。在低压低渗储层钻井过程中，如果采用常规油基钻井液，则其中所含有的乳化水滴往往会导致储层发生较为严重的贾敏效应；为保持油包水乳液的稳定性，使用了大量乳化剂，会导致岩石表面由亲水变为亲油，造成储层损害；钻井液水相活度很难通过随时调节以平衡不同易塌地层中水的活度，因此不能确保各种易塌地层不引起水化而使井壁失稳。同时，在目前的全油基钻井液体系中，大多数含有有机土和亲油胶质，这些物质的粒径都在1～10μm之间，与储层的孔喉尺寸相当，同时这些材料还具有较强的可变形性，因此，这些材料的存在会导致低渗储层的污染更为严重。为了减少这种污染，希望能研制出不含任何有害固相的全油基钻井液体系。因此，最理想的适合于水敏性强、低压低渗储层的钻井液必须具有低密度、密度稳定、体系性能稳定、不含有粒径与地层孔喉尺寸相当胶体颗粒的体系。为了实现这一目的，提出了本发明。
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种性能稳定、低滤失，抗温性强且具有突出储层保护性能的新型钻井液体系。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供无粘土低密度油基钻井液的制备方法与应用，利用本发明的钻井液能够实现在强水敏性、低压低渗、易破碎等储层的安全有效钻进，同时对储层进行有效保护。
本发明通过以下技术方案达到的：基液选用白油(型号可以为5#、7#、15#或者其中任意两个型号组合)，按照添加剂重量、体积百分比含有：1.0-4.0％油品增稠剂、0.3-1.0％遇油膨胀剂(属于一类油溶性交联聚氨酯)、0.1-0.7％十二烷基苯磺酸钠、2.0-5.0％油分散性粒状碳酸钙(为500、800、1000和1200目的油分散性碳酸钙按一定比例组成)、0.1-0.6％氧化钙、1.0-3.0％油溶性抗高温降滤失剂(属于一类双亲性天然高分子改性的胶束聚合物)。
将上述各种组份依次加入到基液中，经过充分搅拌或者循环后即可使用。
本发明与现有技术相比具有如下优势：该钻井液选用的基液为白油，荧光级别低，可用于探井，而且密度低，可用于低压、水敏井段的钻进；该钻井液不含有粘土和其他亲油胶质，不会对储层产生固相伤害；该钻井液为全油，不会发生与水相关的伤害(水敏或者液相圈闭)；该钻井液采用遇油膨胀剂和油品增稠剂来调节体系的粘度和切力，使该体系具有很强的携岩性、悬浮性、润滑性和泥饼质量；该钻井液含有油溶性抗高温降滤失剂，使得该体系的滤失量很低，大大减少储层伤害；该钻井液含有一定的表面活性剂和氧化钙，可以分散地层中亲入到体系中水分，同时达到一定的调节活度平衡效果；该钻井液含有不同粒级配比的油溶性碳酸钙，可以在较短时间内形成致密暂堵层。因此，该体系具有较佳的性能、抗污染性能、抗温性和长时间稳定性。
下面将通过具体实施对本发明作进一步说明：
成分与比例，按照添加剂重量、钻井液体积百分比含有：
a.油品增稠剂 1.0～4.0％；
b.遇油膨胀剂 0.3～1.0％；
c.十二烷基苯磺酸钠 0.1～0.7％；
d.油分散性粒状碳酸钙(为500、800、1000和1200目的油分散性碳酸钙按一定比例组成) 2.0～5.0％；
e.氧化钙 0.1～0.6％；
f.油溶性抗高温降滤失剂 1.0～3.0％。
上述的油品增粘剂，代号690116，是威海云清化工开发院生产；遇油膨胀剂，代号OSW-1，由胜利石油管理局钻井工艺研究院生产，目前正由胜利石油管理局钻井工艺研究院申请专利；十二烷基苯磺酸钠，SAS，是成都市科龙化工试剂厂生产；油分散性粒状碳酸钙，代号为：LD-CaCO3，是立达超微工业(苏州)有限公司生产；氧化钙，代号为CaO，是山东淄博美纳福化工生产；油溶性抗高温降滤失剂，代号为AX-1，由胜利石油管理局钻井工艺研究院生产，目前正由胜利石油管理局钻井工艺研究院申请专利。
上述产品的生产方法依序为：
(1)在基液中加入油品增稠剂，搅拌或循环20-30分钟后；
(2)加入遇油膨胀剂，加热至60℃，搅拌或循环30-40分钟，冷却至室温后；
(3)加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌或循环5-10分钟后；
(4)加入油分散性粒状碳酸钙，搅拌或循环20-30分钟后；
(5)加入氧化钙，搅拌或循环10-20分钟后；
(6)加入油溶性抗高温降滤失剂，搅拌或循环30-40分钟后即得到该钻井液。
具体实施方式
按照上述步骤配制的钻井液，其性能如下：
1、以实验室钻井液为例：
a.当钻井液中含有400mL 5#白油、2.5％油品增稠剂、0.5％增粘剂、0.5％十二烷基苯磺酸钠、1.0％油分散性粒状碳酸钙(按质量比，500目∶800目∶1000目＝3∶2∶5)、0.5％氧化钙、2.0％油溶性抗高温降滤失剂时，体系的表观粘度为24-28mPa.s，动切力为18-22Pa，初终切为1.0-2.0/3.0-5.0，API失水小于1.5mL，电稳定性ES高于2000V，密度为0.85g/cm3，钻井液稳定时间超过24h；
b.当钻井液中含有400mL 5#白油、3.0％油品增稠剂、0.8％增粘剂、0.3％十二烷基苯磺酸钠、2.0％油分散性粒状碳酸钙(按质量比，800目∶1000目∶1200目＝1∶3∶6)、0.5％氧化钙、2.0％油溶性抗高温降滤失剂时，体系的表观粘度为32-38mPa.s，动切力为20-25Pa，初终切为3.0-5.0/6.0-9.0，API失水小于1.0mL，电稳定性ES高于2000V，密度为0.86g/cm3，钻井液稳定时间超过32h；
c.当钻井液中含有400mL 5#白油、4.0％油品增稠剂、0.8％增粘剂、0.6％十二烷基苯磺酸钠、3.0％油分散性粒状碳酸钙(按质量比，500目∶800目∶1000目＝5∶3∶2)、0.6％氧化钙、3.0％油溶性抗高温降滤失剂时，体系的表观粘度为49-56mPa.s，动切力为28-35Pa，初终切为5.0-8.0/9.0-13.0，API失水小于4.0mL，电稳定性ES高于2000V，密度为0.84g/cm3，钻井液稳定时间超过28h。
2、现场施工钻井液
在钻井液施工时，由人工配制的钻井液受到钻井过程中钻遇的粘土层的污染和固相含量的增加，而且由于钻井过程中，由于采用欠平衡方式，会遇到地层水的污染。因此，钻井液性能与人工配制的钻井液完全不同。以未加入任何添加剂密度为0.90g/cm3、钻屑(以粘土为主)含量为3.0％、地层水含量为5.0％时的现场钻井液为例：
a.当钻井液中含有2.5％油品增稠剂、0.5％增粘剂、0.5％十二烷基苯磺酸钠、1.0％油分散性粒状碳酸钙(按质量比，500目∶800目∶1000目＝3∶2∶5)、0.5％氧化钙、2.0％油溶性抗高温降滤失剂时，体系的表观粘度为30-37mPa.s，动切力为13-18Pa，初终切为2.0-3.0/4.0-6.0，API失水小于2.5mL，电稳定性ES高于1100V，密度为0.89g/cm3，钻井液稳定时间超过20h；
b.当钻井液中含有3.0％油品增稠剂、0.8％增粘剂、0.3％十二烷基苯磺酸钠、2.0％油分散性粒状碳酸钙(按质量比，800目∶1000目∶1200目＝1∶3∶6)、0.5％氧化钙、2.0％油溶性抗高温降滤失剂时，体系的表观粘度为36-45mPa.s，动切力为18-23Pa，初终切为4.0-6.0/8.0-10.0，API失水小于1.5mL，电稳定性ES高于1300V，密度为0.91g/cm3，钻井液稳定时间超过30h；
c.当钻井液中含有4.0％油品增稠剂、0.8％增粘剂、0.6％十二烷基苯磺酸钠、3.0％油分散性粒状碳酸钙(按质量比，500目∶800目∶1000目＝5∶3∶2)、0.6％氧化钙、3.0％油溶性抗高温降滤失剂时，体系的表观粘度为53-61mPa.s，动切力为30-35Pa，初终切为6.0-8.0/10.0-12.0，API失水小于4.0mL，电稳定性ES高于1450V，密度为0.88g/cm3，钻井液稳定时间超过24h。
上述钻井液配方中，遇油膨胀剂可以由等含量的抗温型油品增粘剂替代。
上述钻井液配方中，十二烷基苯磺酸钠可以由等含量的硬脂酸钠或十二烷基硫酸钠替代。
Claims (4)
1.一种涉及油基钻井液的无粘土低密度全油基钻井液，在白油基液的基础上构成，其特征在于含有(按照添加剂重量、钻井液体积百分比)：
成分与比例，按照添加剂重量、钻井液体积百分比含有：
a.油品增稠剂1.0～4.0％；
b.遇油膨胀剂0.3～1.0％；
c.十二烷基苯磺酸钠0.1～0.7％；
d.油分散性粒状碳酸钙(为500、800、1000和1200目的油分散性碳酸钙按一定比例组成)2.0～5.0％；
e.氧化钙0.1～0.6％；
f.油溶性抗高温降滤失剂1.0～3.0％。
2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于：遇油膨胀剂可以由等含量的抗温型油品增粘剂替代。
3.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于：十二烷基苯磺酸钠可以由等含量的硬脂酸钠或十二烷基硫酸钠替代。
4.一种生产权利要求1产品的方法，其特征在于：
(1)在基液中加入油品增稠剂，搅拌或循环20-30分钟后；
(2)加入遇油膨胀剂，加热至60℃，搅拌或循环30-40分钟，冷却至室温后；
(3)加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌或循环5-10分钟后；
(4)加入油分散性粒状碳酸钙，搅拌或循环20-30分钟后；
(5)加入氧化钙，搅拌或循环10-20分钟后；
(6)加入油溶性抗高温降滤失剂，搅拌或循环30-40分钟后即得到该钻井液。
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