CN102212346A - 强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法 - Google Patents
强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法,配方中高温抗盐提切剂为一种硅酸盐改性物质,降滤失剂A、降滤失剂B均是主链为碳-碳链,支链为磺酸基、吡咯烷酮基、烷烃基的产品,抑制防塌剂为改性高软化点的天然植物沥青衍生物,抑制润滑剂为高分子非离子表面活性剂,水溶性加重剂为低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物。制备时,在淡水中,按照配方以一定的搅拌速度和确定的浓度依次加入相应组份,即得到本发明的钻井液。本发明克服了高密度的钻井液粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法,主要用于解决超深井段复合盐层时钻井液遇到的难题,属于石油钻探钻井液技术领域。
背景技术
随着国内外石油工业的发展和对石油需求的不断增长,油气田勘探开发逐渐动用和开采环境苛刻的油气藏,其中一个重要的表现就是井深的增加。钻井实践表明,随着井深的增加,钻井技术难题逐渐增加,井下高温、高压严重影响钻井液性能。主要表现在高温高密度条件下钻井液的粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差等方面。尤其是在钻遇超深井段复合盐层时,存在的“高固相与流变性、滤失量控制与流变性、抑制与分散”三大矛盾,一直以来没有有效的解决。国外在遇到上述问题时,同样也不能有效克服,少数能够处理这类问题的公司,也只提供钻井液技术服务,不提供钻井液的配方和制备方法,使得解决此类钻井液问题的价格居高不下,限制了深部地层油气资源的开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法,以满足深井温度在220℃情况下钻遇复合盐层对钻井液的需要,克服高密度的钻井液粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差的问题。
本发明采用如下的技术方案,即一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方含有水、纯碱、高温抗盐提切剂、流型调节剂、降滤失剂A、降滤失剂B、抑制防塌剂、抑制润滑剂、水溶性加重剂、惰性加重剂等组份,其特征在于上述组份中高温抗盐提切剂为一种硅酸盐改性物质,其分子式为MgN1/2AlN2/3ON3(OH)N4SiN5,式中N1=40-100、N2=5000-10000、N3=6000-10000、N4=8000-10000、N5=4000-10000;流型调节剂为黄原胶XC;降滤失剂A、降滤失剂B均是主链为碳-碳链,支链为磺酸基、吡咯烷酮基、烷烃基的产品,其分子式同为(CH2-CHCONHC(CH3)2CH2SO3Na)p(CH2-CHCON(CH3)2)m(CH2-CHNC4H6O)n,降滤失剂A的分子式中p=200-400、m=200-300、n=50-200,降滤失剂B的分子式中p=300-400、m=300-500、n=200-300;抑制防塌剂是一种改性高软化点的天然植物沥青衍生物,是由分子式为CyHvOw与分子式为CyHv-2OwCOOM(RO)s组份构成的混合物,式中M是金属离子,R为烃基,y=20-100、v=50-500、w=20-2000、s=1-6;抑制润滑剂为高分子非离子表面活性剂,分子式为RO(CH3CHOCH2)m(CH2CH2)nRH(CH3CHOCH2)x(CH2CH2)y,式中R为烃基,m=2000-4000、n=1000-5000、x=2000-5000、y=2000-3000;水溶性加重剂为低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物,分子通式XmRn(COO)lM,式中M为单价金属阳离子或铵离子,X为杂原子或基团,R为烃基,式中n+1=1-6、m≤6;惰性加重剂采用重晶石BaSO4或钛铁矿粉。
本发明的一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的制备方法,按照上述钻井液配方的组份,采取如下步骤:
(1)测算配制钻井液所需的淡水量,在12000转/分钟的搅拌速度下,在淡水中按3~5kg/m3的浓度加入纯碱,搅拌10分钟,再按30~35kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂,搅拌1小时;
(2)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按0.5~1kg/m3的浓度加入流型调节剂,搅拌1小时;
(3)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按26~28kg/m3的浓度加入降滤失剂A,按100~120kg/m3的浓度加入降滤失剂B,搅拌1小时;
(4)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按100~120kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80~100kg/m3的浓度加入抑制润滑剂,搅拌1小时;
(5)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按800~1200kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂,搅拌1小时;
(6)在前一步得到的液体中,再按钻井液密度要求,经测算加入一定量的惰性加重剂,即可得到本发明的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液。
上述的高温抗盐提切剂在高温下性能稳定,在钻头水眼处,切力小、粘度低,易于开泵,易发挥流体喷射钻井的作用,在环空内与静止时,切力较高,悬浮携带钻屑的能力强。
上述流型调节剂可提高钻井液的粘度和切力。
降滤失剂A、B,其分子中亲水基团多,与水、土结合能力强,护胶性好,易形成致密泥饼,降低滤失量。降滤失剂B中磺酸基、氮烷基两个官能团含量要比降滤失剂A中多,这样降滤失剂B就比降滤失剂A抗温性强。
抑制防塌剂可溶解与乳化进入体系中后,起封堵防塌、保护油气层的作用。
抑制润滑剂主要吸附于钻屑及粘土颗粒表面,抑制其水化分散与膨胀,稳定井壁,润滑、降低摩擦及扭矩,具有护胶稳定性,抗污染能力。
水溶性加重剂能抑制泥岩、页岩的水化膨胀和水化分散;抗石膏、氯化钠污染达饱和,对配伍的钻井液其它处理剂有协同增效的作用。
具体实施方式
下面结合本发明的几个具体实施例,对本发明的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法予以进一步说明。
实施例一,按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0.5kg/m3流型调节剂、26kg/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、525kg/m3惰性加重剂,各具体组分选用前技术方案中所述的组分,其中惰性加重剂为重晶石BaSO4;
实施例一的制备方法,按照上述钻井液配方的组份,采取如下步骤:
(1)测算配制钻井液所需的淡水量,在12000转/分钟的搅拌速度下,在淡水中按3kg/m3的浓度加入纯碱,搅拌10分钟,再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂,搅拌1小时;
(2)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按0.5kg/m3的浓度加入流型调节剂,搅拌1小时;
(3)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按26kg/m3的浓度加入降滤失剂A,按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B,搅拌1小时;。
(4)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂,搅拌1小时;
(5)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂,搅拌1小时;
(6)在前一步得到的液体中,再按钻井液密度要求,经测算加入525kg/m3惰性加重剂BaSO4,即得到密度为1.80g/cm3的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液。
实施例二,按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0.5kg/m3流型调节剂、26kg/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、1200kg/m3惰性加重剂,各组分选用前技术方案中所述的组分,其中惰性加重剂选用重晶石BaSO4;
实施例二的制备方法,按照上述钻井液配方的组份,采取如下步骤:
(1)测算配制钻井液所需的淡水量,在12000转/分钟的搅拌速度下,在淡水中按3kg/m3的浓度加入纯碱,搅拌10分钟,再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂,搅拌1小时;
(2)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按0.5kg/m3的浓度加入流型调节剂,搅拌1小时;
(3)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按26kg/m3的浓度加入降滤失剂A,按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B,搅拌1小时;
(4)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂,搅拌1小时;
(5)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂,搅拌1小时;
(6)在前一步得到的液体中,再按钻井液密度要求,经测算加入1200kg/m3惰性加重剂BaSO4,即可得到密度为2.10g/cm3的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液;
实施例三,按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0.5kg/m3流型调节剂、26kg/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、2470kg/m3惰性加重剂,各组分选用前技术方案中所述的组分,其中惰性加重剂选用重晶石钛铁矿粉;
实施例三的制备方法,按照上述钻井液配方的组份,采取如下步骤:
(1)测算配制钻井液所需的淡水量,在12000转/分钟的搅拌速度下,在淡水中按3kg/m3的浓度加入纯碱,搅拌10分钟,再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂,搅拌1小时;
(2)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按0.5kg/m3的浓度加入流型调节剂,搅拌1小时;
(3)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按26kg/m3的浓度加入降滤失剂A,按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B,搅拌1小时;
(4)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂,搅拌1小时;
(5)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂,搅拌1小时;
(6)在前一步得到的液体中,再按钻井液密度要求,经测算加入2470kg/m3惰性加重剂钛铁矿粉,即可得到密度为2.50g/cm3的强抑制抗温200℃、高密度抗盐钻井液。
实施例四,按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0.5kg/m3流型调节剂、26kg/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、2888kg/m3惰性加重剂,各组分选用前技术方案中所述的组分,其中惰性加重剂选用重晶石BaSO4;
实施例四的制备方法,按照上述钻井液配方的组份,采取如下步骤:
(1)测算配制钻井液所需的淡水量,在12000转/分钟的搅拌速度下,在淡水中按3kg/m3的浓度加入纯碱,搅拌10分钟,再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂,搅拌1小时;
(2)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按0.5kg/m3的浓度加入流型调节剂,搅拌1小时;
(3)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按26kg/m3的浓度加入降滤失剂A,按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B,搅拌1小时;
(4)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂,搅拌1小时;
(5)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂,搅拌1小时;
(6)在前一步得到的液体中,再按钻井液密度要求,经测算加入2888kg/m3惰性加重剂BaSO4,即可得到密度为2.60g/cm3的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液。
上述四个实施例,经现场试验,得到强抑制抗温220℃、高密度(1.80~2.60g/cm3)抗盐钻井液性能表。
强抑制抗温220℃、高密度(1.80~2.60g/cm3)抗盐钻井液性能表
上述表格数据说明,本发明的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液,其测得密度在1.80~2.60g/cm3时,流变参数AV≤100mPa.s,解决了高固相与流变性的矛盾;滤失量≤5ml时,流变参数AV≤100mPa.s,解决了滤矢量与流变性的矛盾;在加量为1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂时,流变参数AV≤100mPa.s,解决了抑制与分散的矛盾。满足深井温度在220℃情况下钻遇复合盐层对钻井液的需要,克服了高密度的钻井液粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差的问题。
Claims (1)
1.一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方含有水、纯碱、高温抗盐提切剂、流型调节剂、降滤失剂A、降滤失剂B、抑制防塌剂、抑制润滑剂、水溶性加重剂、惰性加重剂等组份,其特征在于上述组份中高温抗盐提切剂为一种硅酸盐改性物质,其分子式为MgN1/2AlN2/3ON3(OH)N4SiN5,式中N1=40-100、N2=5000-10000、N3=6000-10000、N4=8000-10000、N5=4000-10000;流型调节剂为黄原胶XC;降滤失剂A、降滤失剂B均是主链为碳-碳链,支链为磺酸基、吡咯烷酮基、烷烃基的产品,其分子式同为(CH2-CHCONHC(CH3)2CH2SO3Na)p(CH2-CHCON(CH3)2)m(CH2-CHNC4H6O)n,降滤失剂A的分子式中p=200-400、m=200-300、n=50-200,降滤失剂B的分子式中p=300-400、m=300-500、n=200-300;抑制防塌剂是一种改性高软化点的天然植物沥青衍生物,是由分子式为CyHvOw与分子式为CyHv-2OwCOOM(RO)s组份构成的混合物,式中M是金属离子,R为烃基,y=20-100、v=50-500、w=20-2000、s=1-6;抑制润滑剂为高分子非离子表面活性剂,分子式为RO(CH3CHOCH2)m(CH2CH2)nRH(CH3CHOCH2)x(CH2CH2)y,式中R为烃基,m=2000-4000、n=1000-5000、x=2000-5000、y=2000-3000;水溶性加重剂为低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物,分子通式XmRn(COO)lM,式中M为单价金属阳离子或铵离子,X为杂原子或基团,R为烃基,式中n+1=1-6、m≤6;惰性加重剂采用重晶石BaSO4或钛铁矿粉;
本发明的一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的制备方法,按照上述钻井液配方的组份,采取如下步骤:
(1)测算配制钻井液所需的淡水量,在12000转/分钟的搅拌速度下,在淡水中按3~5kg/m3的浓度加入纯碱,搅拌10分钟,再按30~35kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂,搅拌1小时;
(2)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按0.5~1kg/m3的浓度加入流型调节剂,搅拌1小时;
(3)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟的搅拌速度下,按26~28kg/m3的浓度加入降滤失剂A,按100~120kg/m3的浓度加入降滤失剂B,搅拌1小时;
(4)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按100~120kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80~100kg/m3的浓度加入抑制润滑剂,搅拌1小时;
(5)在前一步得到的液体中,在12000转/分钟搅拌速度下,按800~1200kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂,搅拌1小时;
(6)在前一步得到的液体中,再按钻井液密度要求,经测算加入一定量的惰性加重剂,即可得到本发明的强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液。
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