CN102250594A - 有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法 - Google Patents
有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法,其配方由膨润土浆、包被剂、抑制剂、降滤失剂、润滑剂、提粘剂、泥饼改善剂和无机盐组成,包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类,抑制剂为有机胺类,降滤失剂为PAC纤维素,润滑剂为聚乙烯聚合润滑油或油酸酯,泥饼改善剂为改性沥青SAS,提粘剂为黄原胶,无机盐选用KCL或K2SO4产品。制备时在膨润土浆中依次加入包被剂、抑制剂、降滤失剂并搅拌;再将提粘剂、泥饼改善剂和润滑剂一起加入,搅拌;最后加入无机盐,搅拌完成配制。本发明解决了大位移井、斜井中钻屑携带、净化井眼的技术难题,克服钻进过程中粘附卡钻、下钻阻力大等问题,具有较强的抑制防塌能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法,主要应用于目前石油钻探中钻井液的配制和制备,属于石油钻探钻井液技术领域。
背景技术
目前,国内石油勘探开发的难度不断加大,石油钻探过程中,经常需要钻大位移井、大斜度井,钻这类井的井眼轨迹调整频繁,钻具大面积紧贴井壁,导致起下钻阻力、旋转扭力成倍的增大;当井斜超过30°时,钻屑极易沉积到井壁下侧,形成岩屑床,给钻屑携带、净化井眼带来技术难题;此外,由于大位移、大斜度定向井钻具与井壁接触面积大、滑动钻进阻力大,容易发生粘附卡钻,起钻拉力和下钻阻力大,对钻井液润滑性要求较高;大位移、大斜度井井壁缺乏有效支撑,还要求钻井液具有强的抑制防塌能力,目前钻井液体系难以解决上述的技术难题,特别是在钻遇泥页岩层理、微裂缝发育的易坍塌地层时,施工难度更大。目前国外公司有这类产品应用于上述钻井过程中,但价格昂贵,且配方和配制方法采用技术保密,使用时费用过高。因而,目前国内急需一种有固相强抑制钻井液解决上述大位移井、大斜度井在钻进过程中的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡等技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法,通过对钻井液配方中各主辅剂的筛选,配伍和现场试验,解决目前国内在钻大位移井、大斜度井在钻进过程中的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡等技术难题,使得钻井液满足钻屑携带、净化井眼、润滑和防塌的需求。
本发明采用的技术方案如下:钻井液的配方由
膨润土浆与1~5kg/m3包被剂、7~15kg/m3抑制剂、8~20kg/m3降滤失剂、10~20kg/m3润滑剂、1~3kg/m3提粘剂、15~20kg/m3泥饼改善剂、50-70kg/m3无机盐组成。
本发明的钻井液中膨润土浆的配制:根据所需的膨润土浆量,确定使用的淡水量,首先在淡水中按30-50kg/m3的比例加入钙基膨润土,再按的3~5kg/m3加入纯碱,搅拌水化24小时,得到膨润土浆;
本发明中使用的包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,分子量控制在50万~150万,代表结构为
包被剂用于快速吸附到新破碎的地层和钻屑表面,形成一层保护膜,防止水渗透到钻屑内部,防止钻屑在钻井液中分散,有利于钻屑的清除,防止地层水化坍塌。
本发明中使用的抑制剂为有机胺类,代表性结构简式为
NH2(RCH2CHO)XCH2RCHNH2;式中R为含有1~6个碳原子烷基,X值为1~10的整数;抑制剂使钻井液中电离出正电荷,快速与钻屑和地层表面吸附,在钻屑和地层井壁表面形成保护膜,同时抑制剂能进入粘土的晶层间,改善晶层间的结构力,使得地层和钻屑不易膨胀、水化分散。
本发明中使用的降滤失剂为PAC纤维素,分子式为(C6H10O5)n,降滤失剂把钻井液中的自由水改变为束缚水,降低钻井液滤失量,防止自由水渗入地层,造成地层和钻屑水化膨胀、分散。
本发明中使用的润滑剂为聚乙烯聚合润滑油或油酸酯,
油酸酯分子式为CH3-CH2=CH2-COOM,M为金属离子,
这类表面活性剂用于降低钻井液表面张力,润滑剂通过电性及氢键的作用,吸附到钻具、地层、钻井液固相表面,降低钻具的运动阻力,防止卡钻,泥包钻头或钻具。
本发明中使用的泥饼改善剂为改性沥青SAS,降低泥饼渗透性,改善泥饼质量,辅助控制钻井液滤失量。
本发明中使用的提粘剂为黄原胶,是生物细菌对淀粉类聚合物进行改性而形成的产品,其外观为黄色粉末状;作为流型调节剂,主要提高低剪切速率下的粘度和切力。
本发明中使用的无机盐主要选用KCL或K2SO4产品,用于提高钻井液抑制防塌能力。
本发明的有固相强抑制性钻井液的制备方法,具体为如下步骤:
(1)依据钻井液用量,取一定量的膨润土浆,在膨润土浆中按设定的重量体积比加入包被剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(2)在完成上一步骤配制的液体中,按设定的重量体积比加入抑制剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(3)在完成上一步骤配制的液体中,按设定的重量体积比加入降滤失剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(4)在完成上一步骤配制的液体中,按分别设定的重量体积比,加入提粘剂、泥饼改善剂和润滑剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(5)在完成上一步骤配制的液体中,按设定的重量体积比加入无机盐,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时,完成配制,即可得到有固相强抑制性钻井液。
本发明的有固相强抑制性钻井液,其现场应用时,可根据钻井实际需要采用重晶石粉等加重料进行加重处理。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明的有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法予以进一步说明。
实施例一,依据所需钻井液量,采用如下配方包括:
一定量的膨润土浆、1Kg/m3包被剂、3Kg/m3提粘剂、7Kg/m3抑制剂、8Kg/m3降滤失剂、15Kg/m3泥饼改善剂、10Kg/m3润滑剂和50Kg/m3无机盐。
实施例一中包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,分子量控制在50万~150万,代表结构为
实施例一中提粘剂为黄原胶,是生物细菌对淀粉类聚合物进行改性而形成的产品,其外观为黄色粉末状;
实施例一中抑制剂为有机胺类,代表性结构简式为
NH2(RCH2CHO)XCH2RCHNH2;式中R为含有1~6个碳原子烷基,x值为1~10的整数;
实施例一中降滤失剂为PAC纤维素,分子式为(C6H10O5)n;
实施例一中使用的润滑剂为聚乙烯聚合润滑油;
实施例一中使用的泥饼改善剂为改性沥青SAS;
本实施例一中使用的无机盐为KCL。
实施例一的配制钻井液的具体步骤如下:
(1)根据所需的钻井液量,测算出所需膨润土浆量,在膨润土浆中按1Kg/m3加入阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(2)在完成上一步骤配制的液体中,按7Kg/m3加入有机胺类,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(3)在完成上一步骤配制的液体中,按8Kg/m3加入PAC纤维素,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(4)在完成上一步骤配制的液体中,按3Kg/m3加入黄原胶、按15Kg/m3改性沥青SAS和10Kg/m3聚乙烯聚合润滑油,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(5)在完成上一步骤配制的液体中,按50Kg/m3加入KCL,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时,完成配制,即可得到有固相强抑制性钻井液。
实施例二,依据所需钻井液量,采用如下配方包括:
由膨润土浆、5Kg/m3包被剂、15Kg/m3抑制剂、20Kg/m3降滤失剂、2Kg/m3黄原胶、20Kg/m3泥饼改善剂、20Kg/m3润滑剂、70kg/m3无机盐
实施例二中包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,分子量控制在50万~150万,代表结构为
实施例二中抑制剂为有机胺类,代表性结构简式为
NH2(RCH2CHO)XCH2RCHNH2;式中R为含有1~6个碳原子烷基,x值为1~10的整数;
实施例二中降滤失剂为PAC纤维素,分子式为(C6H10O5)n;
实施例二中提粘剂为黄原胶,是生物细菌对淀粉类聚合物进行改性而形成的产品,其外观为黄色粉末状;
实施例二中使用的泥饼改善剂为改性沥青SAS;
实施例二中使用的润滑剂为聚乙烯聚合润滑油;
实施例二中使用的无机盐为K2SO4。
实施例二的配制钻井液的具体步骤如下:
(1)根据所需的钻井液量,测算出所需膨润土浆量,在膨润土浆中按5Kg/m3加入阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(2)在完成上一步骤配制的液体中,按15Kg/m3加入有机胺类,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(3)在完成上一步骤配制的液体中,按20Kg/m3加入PAC纤维素,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(4)在完成上一步骤配制的液体中,按2Kg/m3加入黄原胶、按20Kg/m3改性沥青SAS和20Kg/m3聚乙烯聚合润滑油,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(5)在完成上一步骤配制的液体中,按70Kg/m3加入K2SO4,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时,完成配制,即可得到有固相强抑制性钻井液。
实施例三,依据所需钻井液量,采用如下配方包括:
膨润土浆、3Kg/m3包被剂、8.5Kg/m3抑制剂、18Kg/m3降滤失剂、3Kg/m3黄原胶、20Kg/m3泥饼改善剂、10Kg/m3润滑剂、60kg/m3无机盐;
实施例三中包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,分子量控制在50万~150万,代表结构为
实施例三中抑制剂为有机胺类,代表性结构简式为
NH2(RCH2CHO)XCH2RCHNH2;式中R为含有1~6个碳原子烷基,x值为1~10的整数;
实施例三中降滤失剂为PAC纤维素,分子式为(C6H10O5)n;
实施例三中提粘剂为黄原胶,是生物细菌对淀粉类聚合物进行改性而形成的产品,其外观为黄色粉末状;
实施例三中使用的泥饼改善剂为改性沥青SAS;
实施例三中使用的润滑剂为油酸酯;
实施例三中使用的无机盐为K2SO4。
实施例三中配制钻井液的具体步骤如下:
(1)根据所需的钻井液量,测算出所需膨润土浆量,在膨润土浆中按3Kg/m3加入阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(2)在完成上一步骤配制的液体中,按8.5Kg/m3加入有机胺类,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(3)在完成上一步骤配制的液体中,按18Kg/m3加入PAC纤维素,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(4)在完成上一步骤配制的液体中,按3Kg/m3加入黄原胶、按20Kg/m3改性沥青SAS和10Kg/m3油酸酯,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(5)在完成上一步骤配制的液体中,按60Kg/m3加入K2SO4,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时,完成配制,即可得到有固相强抑制性钻井液。
实施例四,依据所需钻井液量,采用如下配方包括:
膨润土浆、2.5Kg/m3包被剂、10Kg/m3抑制剂、20Kg/m3降滤失剂、2.5Kg/m3提粘剂、20Kg/m3泥饼改善剂、15Kg/m3润滑剂、55kg/m3无机盐;
实施例四中包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,分子量控制在50万~150万,代表结构为
实施例四中提粘剂为黄原胶,是生物细菌对淀粉类聚合物进行改性而形成的产品,其外观为黄色粉末状;
实施例四中抑制剂为有机胺类,代表性结构简式为
NH2(RCH2CHO)XCH2RCHNH2;式中R为含有1~6个碳原子烷基,x值为1~10的整数;
实施例四中降滤失剂为PAC纤维素,分子式为(C6H10O5)n;
实施例四中使用的润滑剂为聚乙烯聚合润滑油;
实施例四中使用的泥饼改善剂为改性沥青SAS;
实施例四中使用的无机盐为KCL。
实施例四中配制钻井液的具体步骤如下:
(1)根据所需的钻井液量,测算出所需膨润土浆量,在膨润土浆中按2.5Kg/m3加入阳离子聚丙烯酰胺类包被剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(2)在完成上一步骤配制的液体中,按10Kg/m3加入有机胺类,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(3)在完成上一步骤配制的液体中,按20Kg/m3加入PAC纤维素,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(4)在完成上一步骤配制的液体中,按2.5Kg/m3加入黄原胶、按20Kg/m3改性沥青SAS和15Kg/m3聚乙烯聚合润滑油,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(5)在完成上一步骤配制的液体中,按55Kg/m3加入KCL,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时,完成配制,即可得到有固相强抑制性钻井液。
本发明上述四个实施例获得的有固相强抑制性钻井液,经现场检测的泥浆性能见表-有固相强抑制性钻井液四个实施例的泥浆性能表。
附表中数据说明:
1、本发明的有固相强抑制性钻井液,其静切力GEL≥1.5/3Pa/Pa,动切力≥7Pa,在井斜超过30°斜井和大位移井中,钻屑极易沉集到下井壁,形成岩屑床,本发明解决了钻屑携带、净化井眼的技术难题。
2、本发明的有固相强抑制性钻井液,其润滑系数K f≤0.12,满足了大位移、大斜度定向井钻具与井壁接触面积大、滑动钻进阻力大,对钻井液润滑性高的要求,克服钻进过程中粘附卡钻、起钻拉力和下钻阻力大等问题。
3、本发明的有固相强抑制性钻井液,盐水泥浆的失水≤18ml,克服了大位移、大斜度井井壁缺乏有效支撑的问题,具有较强的抑制防塌能力。
有固相强抑制性钻井液四个实施例的泥浆性能表
Claims (2)
2.如权利要求1所述的有固相强抑制性钻井液的制备方法,依据所述的配方,其特征在于依次采取下列步骤:本发明的有固相强抑制性钻井液的制备方法,具体为如下步骤:
(1)依据钻井液用量,取一定量的膨润土浆,在膨润土浆中按设定的重量体积比加入包被剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(2)在完成上一步骤配制的液体中,按设定的重量体积比加入抑制剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(3)在完成上一步骤配制的液体中,按设定的重量体积比加入降滤失剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(4)在完成上一步骤配制的液体中,按分别设定的重量体积比,加入提粘剂、泥饼改善剂和润滑剂,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时;
(5)在完成上一步骤配制的液体中,按设定的重量体积比加入无机盐,以600转/分钟搅拌速度,搅拌1小时,完成配制,得到有固相强抑制性钻井液。
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