CN102604604B - 一种钻井液材料及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液材料，含有如下重量份数的组分：膨润土50~95份；纯碱0.5~6份；降失水剂1~25份；聚合物稀释剂1~20份；增粘剂1~10份。本发明提供的钻井液材料使用便捷，将其直接与水混合搅拌，即可用于钻进工作。该钻井液具有较强的抗污染能力和抑制能力，适用于在盐膏地层、破碎和水敏性地层中进行的地质钻探。

Description

一种钻井液材料及其制备和应用

技术领域

本发明涉及地质钻探领域所用一种钻井液材料及其制备和应用。

背景技术

随着地质钻探工作向更广更深方向发展，所钻遇的地层也更加复杂多变，经常遇到破碎、水敏性地层以及盐岩、钾盐、石膏、芒硝、光卤石等水溶性地层。在复杂地层（特别是水敏性地层、破碎地层）钻进中，普遍会遇到孔壁失稳、钻杆内壁结垢和施工单位泥浆技术水平低等问题。这就对钻井液的性能及维护提出了严格的要求，如果钻井液使用和维护不当将产生卡钻、坍塌、埋钻等一系列孔内事故。如果在深部钻探遇到复杂地层，那么对钻井液的性能及维护要求就更为严格，给现场操作和处理带来极大不便。综上所述，目前没有能满足上述需求的复合型钻井材料，在此基础上提出本发明。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种钻井液材料，含有如下重量份数的组分：

膨润土        50~95份；                 

纯碱          0.5~6份；

降失水剂      1~25份；               

聚合物稀释剂  1~20份；

增粘剂        1~10份。

优选地，上述的钻井液材料含有如下重量份数的组分：

膨润土           50~80份；       

纯碱             3~6份

降失水剂         9~20份；       

聚合物稀释剂     5~20份；

增粘剂           4~9份。

优选地，所述降失水剂为水解聚丙烯腈铵盐和羧甲基纤维素钠盐中的一种或其混合物。

优选地，所述聚合物稀释剂为高温聚合物稀释剂和两性离子聚合物稀释剂中的一种或其混合物。

优选地，所述增粘剂为植物胶和抗盐共聚物中的一种或其混合物。

本发明还提供制备上述的钻井液材料的方法，制备步骤为：

    1）分别将所述量的纯碱、降失水剂、聚合物稀释剂和增粘剂溶于水中，混合均匀形成胶状物；

2）将所述胶状物与所述量膨润土混合，陈化，干燥。

优选地，步骤1）将所述量的纯碱、降失水剂、聚合物稀释剂和增粘剂溶于20~30重量份水中，在40℃~50℃的条件下混合均匀形成胶状物。

优选地，步骤2）将所述胶状物与所述量膨润土混合后陈化2~4h，放入捏合机中捏合，在45~60℃条件下干燥。

本发明另提供上述的钻井液材料制备钻井液的方法，将所述钻井液材料加入水中混合，搅拌均匀，即得钻井液。

优选地，所述钻井液材料在钻井液中的重量百分比为1~6%。

本发明有益效果是：本发明提供的钻井液材料具有“方便面式”产品的优点，现场使用方便，可直接配制出满足地质钻探要求的低固相淡水钻井液和各种浓度的盐水钻井液。配制出的钻井液具有强抗污染能力（即抗盐能力）、抑制能力和悬浮能力，能较好的满足地质钻探要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供的钻井液材料制备方法为，分别将纯碱0.5~6份、降失水剂1~25份、聚合物稀释剂1~20份和增粘剂1~10份溶于20~30份水中，将其在40℃~50℃的条件下混合均匀形成胶状物。将胶状物与膨润土50~95份混合后陈化4h，最后放入捏合机中捏合，在45~60℃条件下干燥。

其中，降失水剂，可为水解聚丙烯腈铵盐和羧甲基纤维素钠盐中的一种或其混合物，其中羟甲基纤维素钠盐优选低粘度羟甲基纤维素钠盐。具体如：石家庄华荣化工有限公司生产的水解聚丙烯腈铵盐、天津市晟宇泥浆助剂厂生产的水解聚丙烯腈铵盐、北京市诚通钻井材料厂供应的羧甲基纤维素钠盐（低粘）、济南昊聚化工有限公司生产的羧甲基纤维素钠盐等。本发明的实施例中优选使用石家庄华荣化工有限公司生产的水解聚丙烯腈铵盐和北京市诚通钻井材料厂供应的羧甲基纤维素钠盐（低粘）。

聚合物稀释剂，可为高温聚合物稀释剂和两性离子聚合物稀释剂中的一种或其混合物。具体地，如：北京市诚通钻井材料厂供应的非分散高温聚合物稀释剂（HPT－2）、山东同力化工有限公司生产的两性离子聚合物稀释剂（XY-27）、濮阳市中润聚合物有限公司生产的两性离子聚合物稀释剂（XY-27）等等。本发明的实施例中使用北京市诚通钻井材料厂供应的非分散高温聚合物稀释剂（HPT－2）和濮阳市中润聚合物有限公司生产的两性离子聚合物稀释剂（XY-27）。

增粘剂，可选用任何市售常用的植物胶和抗盐共聚物中的一种或其混合物。具体地，如：北京市诚通钻井材料厂生产的植物胶、河南兰考县植物胶厂生产的植物胶、北京探矿工程研究所生产的抗盐共聚物。本发明的实施例中优选使用北京市诚通钻井材料厂生产的植物胶和北京探矿工程研究所生产的抗盐共聚物。

具体实施例及其效果：

该钻井液材料的各组分配方见表1。表1中，膨润土（河南鑫浩净水材料有限公司）；纯碱（唐山三友化工厂）；水解聚丙烯腈铵盐（石家庄华荣化工有限公司）；羧甲基纤维素钠盐（低粘）（北京市诚通钻井材料厂）；非分散高温聚合物稀释剂（HPT-2）（北京市诚通钻井材料厂）；两性离子聚合物稀释剂（XY-27）（濮阳市中润聚合物有限公司）；植物胶（北京市诚通钻井材料厂）；抗盐共聚物（北京探矿工程研究所）。

表1 钻井液材料的各组分配方

将该2%的质量百分数加入蒸馏水中搅拌后配制的钻井液性能检测结果见表2。

表2 钻井液性能检测结果

将该产品按1%、3%、5%的质量百分数加入饱和盐水中搅拌后配制的钻井液性能检测结果见表3。

表3 钻井液性能检测结果

综合上述实施例及有关数据结果，可见该钻井液使用便捷，将其直接与水混合搅拌，即可用于钻进工作。该钻井液在盐水中其钻井液的各方面性能良好，说明其具有很好的抗污染能力。尤其是滤失量较低（API滤失量小于30 m L），有效减少了钻井液在钻进过程中向地层中漏失。悬浮岩屑能力强，表观粘度小于30 mPa·s，不会发生粘附卡钻。该钻井液还具有较强的抑制能力，在饱和盐水浆液中其页岩膨胀降低率均保持40%以上，有利于孔壁稳定。

户外钻井试验

本发明实施例1~6的钻井液材料在甘肃省敦煌市附近某矿区进行现场对比试验。钻遇地层主要是古湖泊相沉积，以沙岩、泥岩为主，其中绿泥石10%、伊利石10%、石英40%、方解石15%、长石10%、白云石15%。采用地（表）下高浓度强碱水配制浆液，每方浆液加入本发明的钻井液材料40kg ，搅拌0.5~1h配制成钻井液。钻井液使用效果良好，顺利完成了极易出现塌孔缩径的沙层和泥岩中的钻进，未出现孔内异常。而且配浆简便，提高了钻探效率，日钻进30多米。全孔取心率达到100%。

表4 现场使用泥浆基本参数性能

应用本发明的钻井液：失水量低，在10mL以下；孔中循环48h泥浆粘度仍未降低，说明本发明的钻井液抗污染性能良好。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种钻井液材料，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：

膨润土           50~80份；       

纯碱             3~6份

降失水剂         9~20份；       

聚合物稀释剂     5~20份；

增粘剂           4~9份；

所述降失水剂为水解聚丙烯腈铵盐和羧甲基纤维素钠盐中的一种或其混合物。

2.根据权利要求1所述的钻井液材料，其特征在于，所述聚合物稀释剂为高温聚合物稀释剂和两性离子聚合物稀释剂中的一种或其混合物。

3.根据权利要求1所述的钻井液材料，其特征在于，所述增粘剂为植物胶和抗盐共聚物中的一种或其混合物。

4.制备权利要求1~3任一项所述的钻井液材料的方法，其特征在于，制备步骤为：

1）分别将所述量的纯碱、降失水剂、聚合物稀释剂和增粘剂溶于水中，混合均匀形成胶状物；

2）将所述胶状物与所述量膨润土混合，陈化，干燥。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1）将所述量的纯碱、降失水剂、聚合物稀释剂和增粘剂溶于20~30重量份水中，在40℃~50℃的条件下混合均匀形成胶状物。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2）将所述胶状物与所述量膨润土混合后陈化2~4h，放入捏合机中捏合，在45~60℃条件下干燥。

7.权利要求1~3任一项所述的钻井液材料制备钻井液的方法，其特征在于，将所述钻井液材料加入水中混合，搅拌均匀，即得钻井液。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钻井液材料在钻井液中的重量百分比为1~6%。