CN102477287B - 钻井液及其复合添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻井钻探领域，解决传统正电性钻井液失水量大，不能与降失水剂同时使用的不足，本发明提供一种正电胶泥浆复合添加剂。该正电胶泥浆复合添加剂包括下述重量份的原料：MMH正电胶1份，黄原胶0.2～0.3份，聚合物包被抑制剂0.05～0.1份，增粘剂0.05～0.15份，有机硅消泡剂0.1～0.3份，和超细碳酸钙0.2～0.3份。本发明进一步提供了一种由该正电胶泥浆复合添加剂配制的钻井液。

Description

钻井液及其复合添加剂

技术领域

本发明属于钻井钻探领域，尤其涉及一种正电胶泥浆复合添加剂，和由该复合添加剂配制的钻井液。

背景技术

钻井液是服务水平定向钻进的重要手段之一。钻井液的主要功能从维护井壁稳定，保证安全钻进，已经发展到集众多功能为一体的阶段。因此选择适当的钻井液是保证水平定向钻工程顺利完成的基础。

由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择，因此现代钻井液技术已不再研究和发展一般钻井液及处理剂产品，而是在高效廉价、一剂多效、保护环境等方面进行深入研究，以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。

长期以来，井壁稳定问题一直是引起定向钻工程中复杂情况的重要原因之一。正电性钻井液是针对这一问题研制的一种电性大于或等于零的新型钻井液体系，该体系中带正电的处理剂与地层中的粘土类进行化学、物理吸附以及静电吸附，在井壁与钻屑上产生富集效应，因此具有极强的抑制能力、包被能力、携砂护壁能力，并能有效的提高机械钻速。

虽然加入正电性钻井液处理剂能有效提高岩屑携带能力，并有利于提高钻速和保持井壁稳定。但是加入正电性钻井液处理剂后，通常会引起钻井液失水量大大增加。而传统的一些降失水剂大多局限与阴离子型，一旦加入后，会明显破坏正电性钻井液的结构和特性，使动塑比明显下降，静切力也大为降低。

发明内容

为此，本发明要解决的第一个技术问题是提供一种既不破坏原有结构，还能明显降低失水量的正电胶泥浆复合添加剂。

本发明解决的第二个技术问题是提供一种由上述正电胶泥浆复合添加剂配制的钻井液。

为解决第一个技术问题，本发明提供一种正电胶泥浆复合添加剂。该正电胶泥浆复合添加剂包括下述重量份的原料：

MMH正电胶1份，

黄原胶0.2～0.3份，

聚合物包被抑制剂0.05～0.1份，

增粘剂0.05～0.15份，

有机硅消泡剂0.1～0.3份，和

超细碳酸钙0.2～0.3份。

为解决第二个技术问题，本发明提供一种钻井液。由水，膨润土，和复合添加剂混合配制而成，在每升水中，添加有该膨润土30～40克，以及该复合添加剂10～20克，其中，该复合添加剂包括下述重量份的原料：

MMH正电胶1份，

黄原胶0.2～0.3份，

聚合物包被抑制剂0.05～0.1份，

增粘剂0.05～0.15份，

有机硅消泡剂0.1～0.3份，和

超细碳酸钙0.2～0.3份。

本发明的正电胶泥浆复合添加剂和相应的钻井液，可以避免传统正电性钻井液失水量大，不能与降失水剂同时使用的不足。较普通膨润土泥浆有大的多的动切力、静切力、流变性能、护壁性能，比现有产品有较大提高。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面提供正电胶泥浆复合添加剂的一个配方的具体实施例。在该实施例中，该复合添加剂包括：

MMH正电胶（即Mixed metal hydroxide混合金属层状氢氧化物，以下称为MMH正电胶）为1%，黄原胶为0.3%，FA-367为0.1%，80A51为0.1%，有机硅消泡剂为0.2%，超细碳酸钙为0.3%，以上均为质量百分数。

需要指出的是，MMH优选地保持在1%的加量，以做为复合添加剂的主剂，其它副加剂可以在上述范围内有所增减，例如：黄原胶可加入0.2%～0.3%，FA-367可加入0.05%～0.15%，80A51可加入0.05%～0.15%，有机硅消泡剂可加入0.1%～0.3%，超细碳酸钙可加入0.2%～0.3%。因此，任何采用本发明构思，使用的主副剂在相对于上述含量的微小改变的实施例，都应视为本发明保护的范围。

首先，MMH，即混合金属层状氢氧化物，是复合添加剂的主剂。其在水中可迅速分散形成溶胶，胶体颗粒带永久正电荷，可与易水化的粘土矿物发生作用，从而抑制其分散。其水溶液具有很高屈服值和较弱的凝胶强度，因而表现出“动即流，静即凝”的特性。国内称之为正电胶，因此MMH钻井液被称为正电胶钻井液。用MMH处理低膨润土含量的水基泥浆可获得较高的粘切、较低的塑性粘度和特优的剪切稀释特性。正电胶（晶体胶粒）钻井液通过正负胶粒极化水分子形成复合体，在毛细血管中呈整体流动，很容易反排出来。它是对油层损害最轻的水基钻井液体系之一，是其钻进液的特殊结构和流变性质决定的，这类钻井液主要用于解决复杂地层的携岩与防塌问题，主要体现在：

1.在近井壁处形成滞留层，降低钻井液对地层的冲蚀，稳定井壁；

2.正电胶与水分子亲和力强，抑制了粘土的水化分散膨胀，从而使粘土成为惰性；

3.改变钻井液流变性能，满足经验稳定携岩要求。

黄原胶是一种天然胶体材料，加入水中形成胶体颗粒，它可以明显提高泥浆的静切力，同时降低失水量，并且与正电胶配伍性良好，但其不能单独加入使用，必须和其它添加剂混合后才能使用。

FA—367是一种两性离子聚合物包被抑制剂，FA—367为业内惯用其产品代号。它是由含有多种有机阳离子基因、阴离子基因和非离子基因的单体通过共聚而形成的水溶性高分子聚合物，既能增强泥浆的抑制性，抑制泥页岩的水化膨胀，控制地层造浆，又能维持泥浆性能的稳定，改善流型，降低摩阻和滤失量，有利于钻进。尽管正电胶能够有效的控制粘土的分散，但是其不能控制泥岩进入钻井液后变成粒径为2～10μm的颗粒，不可能单独作为钻井液的处理剂发挥作用。因此高分子聚合物包被抑制剂是正电胶钻井液必不可少的处理剂。

高分子聚合物可形成结构性溶剂化层，这种结构性吸附水化层可保持粘土颗粒的多级分散性，使泥膜结构致密、孔隙少、渗透率低。

80A51，即增粘剂，80A51为业内惯用其产品代号。其是以丙烯酸、丙烯酰胺为主共聚而成的高聚物钻井液流型调节剂，它具有吸附、保护胶体、改善泥饼、降低失水等功能，因而能有效进行清岩、携岩、减少井下故障、减小机械磨损，提高钻速，并具有一定的抗盐能力和防塌能力。

超级碳酸钙，为物理降滤失剂，由于其粒度很小，在井壁发生滤失的同时，进入井壁的微笑空隙中填补，使滤失量减小，并且能增加泥皮的韧性，同时也能适当调节加量来控制钻井液的比重。

本发明的正电胶泥浆复合添加剂可以通过混料机将上述原料混合复配而成。成品一般为白色或黄色可流动固体粉末，30目筛余量≤5%。PH值≥7。

为配制钻井液，每立方米水中，该正电胶泥浆复合添加剂的添加量一般为10～20公斤。

钻井液实施例一：每立方水中，加入膨润土30公斤，正电胶泥浆复合添加剂20公斤。所获得的钻井液性能参数如下：

钻井液实施例二：每立方水中，加入膨润土40公斤，正电胶泥浆复合添加剂10公斤。所获得的钻井液性能参数如下：

表观粘度

塑性粘度

动切力

静切力pa

滤失量

滤饼厚度

mpa.s

mpa.s

pa

1min

10min

ml/30min

mm

20～22

12～14

6～8

5～6

7～8

≤12

≤1

本发明的钻井液可以应用于水平定向钻进中，可以获得较大的动切力、静切力、流变性能、携砂能力、护壁能力、并且环保。

要说明的是，上述说明仅是对本发明较佳实施例的详细描述，叙述仅为说明本发明的可实现性及其突出效果，具体特征并不能用来作为对本发明的技术方案的限制，本发明的保护范围应以本发明所附权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种正电胶泥浆复合添加剂，其特征在于，其包括下述重量份的原料：

MMH正电胶1份，

黄原胶0.2～0.3份，

聚合物包被抑制剂0.05～0.1份，

增粘剂0.05～0.15份，

有机硅消泡剂0.1～0.3份，和

超细碳酸钙0.2～0.3份。

2.如权利要求1所述的正电胶泥浆复合添加剂，其特征在于，其包括下述重量份的原料：

MMH正电胶1份，

黄原胶0.3份，

两性离子聚合物包被抑制剂FA-3670.1份，

增粘剂0.1份，

有机硅消泡剂0.2份，和

超细碳酸钙0.3份。

3.一种钻井液，由水，膨润土，和复合添加剂混合配制而成，其特征在于，在每升水中，添加有该膨润土30～40克，以及该复合添加剂10～20克;该复合添加剂包括下述重量份的原料：

MMH正电胶1份，

黄原胶0.2～0.3份，

聚合物包被抑制剂0.05～0.1份，

增粘剂0.05～0.15份，

有机硅消泡剂0.1～0.3份，和

超细碳酸钙0.2～0.3份。

4.如权利要求3所述的钻井液，其特征在于，该复合添加剂包括下述重量份的原料：

MMH正电胶1份，

黄原胶0.3份，

两性离子聚合物包被抑制剂FA-3670.1份，

增粘剂0.1份，

有机硅消泡剂0.2份，和

超细碳酸钙0.3份。