CN102212347A - 强抑制抗温200℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法 - Google Patents
强抑制抗温200℃、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200℃、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200℃、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200℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法，以满足深井温度在200℃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200℃、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200℃、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22～24kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按70～80kg/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80～90kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按60～70kg/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200℃、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200℃、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、22kg/m3降滤失剂A、80kg/m3降滤失剂B、80kg/m3抑制防塌剂、60kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、580kg/m3惰性加重剂，各具体组分选用前技术方案中所述的组分，其中惰性加重剂选用重晶石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22kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按80kg/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80kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按60kg/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580kg/m3惰性加重剂BaSO4，即得到密度为1.80g/cm3的强抑制抗温200℃、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、22kg/m3降滤失剂A、80kg/m3降滤失剂B、80kg/m3抑制防塌剂、60kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、1260kg/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22kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按80kg/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80kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按60kg/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1260kg/m3惰性加重剂BaSO4，即可得到密度为2.10g/cm3的强抑制抗温200℃、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、22kg/m3降滤失剂A、80kg/m3降滤失剂B、80kg/m3抑制防塌剂、60kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、2545kg/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22kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按80kg/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80kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按60kg/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2545kg/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。
上述三个实施例，经现场试验，得到强抑制抗温200℃、高密度(1.80～2.50g/cm3)抗盐钻井液性能表。
强抑制抗温200℃、高密度(1.80～2.50g/cm3)抗盐钻井液性能表
数据说明，本发明的强抑制抗温200℃、高密度抗盐钻井液，其测得密度在1.80～2.50g/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≤90mPa.s，解决了抑制与分散的矛盾。满足深井温度在200℃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200℃、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；
上述的强抑制抗温200℃、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22～24kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按70～80kg/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80～90kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按60～70kg/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200℃、高密度抗盐钻井液。
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