CN102676136A - 低荧光抗高温钻井液 - Google Patents

Abstract

低荧光抗高温钻井液，应用于深井高温地层探井钻井。各组分质量百分比，钻井液降滤失剂PAMS601,1.0～2.5％；磺甲基酚醛树脂，2～4％；磺化褐煤树脂，4～8％；双十二烷基胺0.6～1.0％；脂肪醇聚氧乙烯醚0.1～0.5％；Na₂SO₃0.8～1.5％，烷基苯磺酸钠A-20,0.1～0.3％；水，30～90％。效果是：本钻井液体系荧光级别小于5级，抗温能力达200℃以上，它既能抑制地层造浆和提高井壁稳定性能，又能控制储层粘土膨胀和提高储层保护效果，同时还具有高温稳定和荧光较低的特性，特别适合在深探井钻探使用。

Description

低荧光抗高温钻井液

技术领域

本发明涉及石油、天然气勘探开发过程中的钻井液技术领域，特别涉及一种低荧光抗高温钻井液。

背景技术

深井钻井液体系主要为油基钻井液、水包油钻井液和水基聚磺钻井液三种体系。油基钻井液荧光高，不利于发现油气藏，不能满足安全环保要求，且成本高，不利于推广应用；水包油钻井液兼有油基和水基钻井液的特点，采用柴油或矿物油配制而成，其中油组分占到20％以上，仍然存在荧光、环保和钻井液成本高的问题，也不能广泛推广应用；目前普遍采用的抗高温水基钻井液体系是聚磺钻井液体系，荧光级别大于8级，应用最高井底温度为179℃，存在荧光高、体系耐温差和处理剂消耗量增大等缺陷。二十一世纪人们对聚磺钻井液体系进行了大量的研究，分别采用不同的方式解决高温稳定问题，但都没有解决荧光问题。

随着石油勘探难度的增加和钻探技术的发展，石油钻探由原来的浅井逐步向纵深发展。为了安全顺利钻井，对钻井液要求增加，不仅需要抗高温、性能稳定，也需要环境友好、成本低廉、保护储层能力强；为了有利于油层识别，录井要求钻井液低荧光或荧光级别小于5级，而原有的低荧光钻井液体系均不能满足深井高温钻探要求，本发明一种低荧光钻井液体系能满足高温深井钻探需要。

发明内容

本发明的目的是：提供一种低荧光抗高温钻井液，在高温条件下性能稳定、维护简单，有利发现和保护油气层，满足高温深井钻探需要。克服目前高温钻井液荧光级别高的不足。

本发明采用的技术方案是：

一、低荧光抗高温钻井液各组分包括：

1、钻井液降滤失剂PAMS601:（王中华主编，石油与天然气化工杂志社第28卷第二期第126页《钻井液降滤失剂PMAS601的合成与性能》),性质：白色粉末，溶于水，具有较高的热稳定性。用途:钻井液增粘、降滤失，在淡水和海水钻井液中均具有较强的降滤失和增粘作用；生产单位：河南辉县恒生助剂厂、克拉玛依友联实业公司、河北唐山冀东油田瑞丰化工有限公司。

2、磺甲基酚醛树脂：(李克向主编钻井手册,石油工业出版社第611页)；性质：溶于水，难溶于油，吸湿结块，抗温200～220℃。作用：降钻井液滤失，降低泥饼摩阻,减少渗透性；生产单位：重庆大方合成化工有限公司、河北唐山冀东油田瑞丰化工有限公司、山东阳谷金堤化工有限公司。

3、磺化褐煤树脂：(李克向主编钻井手册,石油工业出版社第612页)；性能：溶于水，难溶于油，抗温200～220℃。用途：高温降滤失剂。生产单位：昆明金思达化工有限公司、河南铭泰化工有限公司、河北唐山冀东油田瑞丰化工有限公司

4、双十二烷基胺：（郭祥峰、贾丽华编，阳离子表面活性剂及应用，化学工业出版社，2002年出版，第99页）性质：白色粉末，溶于水。用途：抑制粘土的水化分散，稳定井壁；生产单位:湖北汉科新技术股份有限公司、江汉石油技术有限公司、山东鲁岳化工有限公司

5、脂肪醇聚氧乙烯醚；脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)，又称为聚乙氧基化脂肪醇，是用脂肪醇与环氧乙烷通过加成反应而制得的，是非离子表面活性剂，可提高聚合物热稳定性。生产单位：天津瑟菲斯精细化工有限公司

6、亚硫酸钠；Na₂SO

7、烷基苯磺酸钠A-20：(李克向主编钻井手册,石油工业出版社第628页)；由烷基或烃基与苯缩合成烷基苯，再经磺化而得。为白色或黄色粉末，对碱、酸都稳定，可提高储层保护效果，防止水锁。生产单位：河北唐山冀东油田瑞丰化工有限公司。

8、水。

9、钠基膨润土。吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，pH值高；热稳定性好；有较高的可塑性和较强的粘结性；热湿拉强度和干压强度高。

10、重晶石粉，粒度大于75～150微米

二、低荧光抗高温钻井液，各组分质量百分比，

钻井液降滤失剂PAMS601，1.0～2.5％；

磺甲基酚醛树脂，2～4％；

磺化褐煤树脂，4～8％；

双十二烷基胺，0.6～1.0％；

脂肪醇聚氧乙烯醚0.1～0.5％，

亚硫酸钠，0.8～1.5％，

烷基苯磺酸钠，0.1～0.3％，

钠基膨润土，2～5％。

其余为水，各组分质量百分比为百分之百。

当需要提高钻井液的密度时，可以加入重晶石粉（加重剂），0～30％。

三、制备方法：

步骤1、基浆制备：将水加入容器内，边搅拌边加入钠基膨润土，继续搅拌120～180分钟后，停止搅拌，将容器放入24±1℃的养护箱养护24小时；

步骤2、钻井液制备：在养护后的钠基膨润土基浆中，依次加入钻井液降滤失剂PAMS601、磺化甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、双十二烷基胺、亚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠，每加入一种材料搅拌20～40分钟，全部加完后，再在10000～12000转/分下搅拌120～160分钟。

四、低荧光抗高温钻井液使用方法：

在地面罐中按比例配制好钻井液，用泥浆泵将钻井液打入井筒中，顶替出井筒内原有钻井液。开钻后，根据钻井情况，及时补充钻井液，确保地面钻井液量为80～120方，以及时补充钻井液消耗。

本发明的有益效果：本发明低荧光抗高温钻井液，荧光级别小于5级，抗温达200℃，具有流变性能好、高温高压滤失量低、储层保护效果强的优点。在堡古2、南堡1-89等井得到成功应用，现场使用效果良好。

具体实施方式

实施例1：

材料准备：钠基膨润土，3％；钻井液降滤失剂PAMS601,1.2％；磺甲基酚醛树脂，4％；磺化褐煤树脂，8％；双十二烷基胺，0.6％；亚硫酸钠，0.8％；脂肪醇聚氧乙烯醚，0.15％；烷基苯磺酸钠，0.1％；其余为水。各组分质量百分比为百分之百。

基浆制备：将水加入容器内，边搅拌边加入钠基膨润土，继续搅拌150分钟后，停止搅拌，将容器放入24±1℃的养护箱养护24小时；

钻井液制备：在养护后的钠基膨润土基浆中，依次加入钻井液降滤失剂PAMS601、磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、双十二烷基胺、亚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠，每加入一种材料搅拌30分钟，全部完后，再在12000转/分下搅拌120分钟，即可。

抗温性评价：取配制好的低荧光抗高温钻井液1600毫升，分成4份，每份400毫升，其中一份加热至50℃、高速搅拌后测定其流变性能、滤失量和荧光，其它三份分别放入老化罐中在200℃分别养护24h、48h和72h后，在50℃下高速搅拌后测定其流变性能、滤失量和荧光。密度为1.08g/cm³时，高温高压滤失量为16～19ml、表观粘度为22～32mPa.s、动塑比0.26～0.52，荧光为4.5，性能稳定，流动性好、荧光较低。

试验井1：在堡古2井的应用。堡古2井是黄骅坳陷的一口风险探井，是冀东油田最深的一口井，设计井深5905米，实际完钻井深5518米。该井技术难点：①地质录井要求高，荧光级别不大于5级；②井底温度高，该区块平均地温梯度3.8℃/100m，预计井底温度达230℃；③环保要求高：曹妃甸工业区人工岛钻井。本井下部井段（5184～5518m）使用低荧光低密度抗高温钻井液，密度为1.07～1.12g/cm³，完钻井底实测温度203℃。现场钻井液性能见下表。

表3  堡古2井低荧光抗高温钻井液性能

现场钻井液性能评价表明，低荧光抗高温钻井液具有以下特点：

①荧光级别低，满足录井荧光级别不大于5级的要求；②抗高温稳定性好、滤失量低，易于维护处理，实钻过程中未出现高温增稠、降粘、滤失量增加等处理剂失效的现象；③钻井液在高温条件下保持良好的流变性能，满足钻井过程中井眼清洁的要求；④井壁稳定性好，润滑性好；平均井径扩大率4.5％，起下钻通畅顺利；⑤钻井液无荧光，对录井无影响，保证了地质取全取准资料，达到风险探井钻探目的。

实施例2：

材料准备：钠基膨润土，4％；钻井液降滤失剂PAMS601，1.0％；磺甲基酚醛树脂，2.5％；磺化褐煤树脂，5％；双十二烷基胺，0.8％；亚硫酸钠，0.8％；脂肪醇聚氧乙烯醚，0.15％；烷基苯磺酸钠，0.1％；重晶石粉8％；其余为水，各组分质量百分比为百分之百。

基浆制备：将水加入容器内，边搅拌边加入钠基膨润土，继续搅拌180分钟后，停止搅拌，将容器放入24±1℃的养护箱养护24小时；

钻井液制备：在养护后的钠基膨润土基浆中，依次加入钻井液降滤失剂PAMS601、磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、双十二烷基胺、亚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠、重晶石，每加入一种材料搅拌40分钟，全部完后，再根据在10000转/分下搅拌130分钟，即可得到黑褐色粘稠可流动的低荧光钻井液。

抗温性评价：取配制好的低荧光抗高温钻井液1600毫升，分成4份，每份400毫升，其中一份加热至50℃测定其滤失量、流变性能和荧光，其它三份分别放入老化罐中在200℃分别养护24h、48h和72h后，在50℃下测定其滤失量、流变性能和荧光，其密度为1.25g/cm³时，高温高压滤失量为18～19ml、表观粘度为29～36mPa.s、动塑比0.38～0.60，荧光为4.5,性能稳定,流动性好、荧光低。

试验井2：在南堡1-89井中应用。南堡1-89井是南堡凹陷南堡1号潜山的一口预探井，设计井深4996米，实际完钻井深4953米，水平位移1474米。该井技术难点：地质录井要求高，荧光级别不大于5级；井温高，预测井底温度195℃；受人工岛和密集井口限制，井斜角大且深部造斜，水平位移长，携岩要求高；人工岛钻井，环保要求高。本井从3750米转化为低荧光抗高温钻井液，井底试油温度177.95℃，全井施工时间为126天，钻井液性能稳定，钻井顺利。现场钻井液性能见下表。

表4  南堡1-89井低荧光抗高温钻井液性能

现场应用结果显示：低荧光抗高温钻井液荧光级别低，满足录井荧光级别不大于5级的要求；抗高温稳定性好、滤失量低；钻井液动塑比高、携岩性好，满足了深部地层大位移井眼清洁需要；井壁稳定性好，润滑性好，起下钻通畅顺利，钻井施工过程无复杂情况发生，确保了全井快速钻完井。

实施例3:

材料准备：钠基膨润土4％、钻井液降滤失剂PAMS601，1.0％；磺甲基酚醛树脂，3％；磺化褐煤树脂，6％；双十二烷基胺，0.8％；亚硫酸钠，0.8％；脂肪醇聚氧乙烯醚，0.15％g、烷基苯磺酸钠A-20，0.15％；重晶石粉，12％；其余为水。各组分质量百分比为百分之百。

基浆制备：将水加入容器内，边搅拌边加入钠基膨润土，继续搅拌180分钟后，停止搅拌，将容器放入24±1℃的养护箱养护24小时；

钻井液制备：在养护后的钠基膨润土基浆中，依次加入钻井液降滤失剂PAMS601、磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、双十二烷基胺、亚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠A-20、重晶石，每加入一种材料搅拌40分钟，全部完后，再根据在10000转/分下搅拌130分钟，即可得到黑褐色粘稠可流动的低荧光钻井液。

抗温性评价：取配制好的低荧光抗高温钻井液1600毫升，分成4份，每份400毫升，其中一份加热至50℃测定其滤失量、流变性能和荧光，其它三份分别放入老化罐中在200℃分别养护24h、48h和72h后，在50℃下测定其滤失量、流变性能和荧光，其在较高密度时，高温高压滤失量为17～19ml、表观粘度为45.5～56mPa.s、动塑比0.34～0.53，荧光为4.4，性能稳定、携岩性好、荧光较低。

试验井3：在南堡2-82井中应用。南堡2-82井是南堡凹陷南堡2号潜山的一口预探井，设计井深4974米，实际完钻井深4974。预测井底温度195℃；地质要求高荧光级别不大于5级；深部地层携岩要求高。本井从3825米采用低荧光抗高温钻井液钻井，钻井液密度维持在1.33～1.40g/cm³，表观粘度55～65mPa.s，滤失量2.4～3.0ml,荧光4.5～5.0级，安全顺利完井并发现油气层90.0m/6层。

实施例4:

材料准备：钠基膨润土，2％、钻井液降滤失剂PAMS601，1.2％；磺甲基酚醛树脂，3.5％；磺化褐煤树脂，7％；双十二烷基胺，0.9％；亚硫酸钠，0.8％；脂肪醇聚氧乙烯醚，0.1％；烷基苯磺酸钠，0.1％；重晶石粉，12％；其余为水。各组分质量百分比为百分之百。

制备方法与实例1相同

实施例4：在堡古1井，完钻井深5210米，井底温度185℃，深部井段钻井液密度1.04g/cm³，表观粘度48～56mPa.s，滤失量5.0～6.0ml,荧光4.5～5.0级，安全顺利完井并发现油气层油气层29.0m/3层。

Claims (3)

1.一种低荧光抗高温钻井液，各组分质量百分比，

钻井液降滤失剂PAMS601，1.0～2.5％；

磺甲基酚醛树脂，2～4％；

磺化褐煤树脂，4～8％；

双十二烷基胺，0.6～1.0％；

脂肪醇聚氧乙烯醚0.1～0.5％，

亚硫酸钠，0.8～1.5％，

烷基苯磺酸钠，0.1～0.3％，

钠基膨润土，2～5％；

其余为水，各组分质量百分比为百分之百。

2.根据权利要求1所述的低荧光抗高温钻井液，其特征是：还包括重晶石粉，0～30％。

3.根据权利要求1所述的低荧光抗高温钻井液，其特征是：制备方法：

步骤1、基浆制备：将水加入容器内，边搅拌边加入钠基膨润土，继续搅拌120～180分钟后，停止搅拌，将容器放入24±1℃的养护箱养护24小时；

步骤2、钻井液制备：养护后的钠基膨润土基浆中，依次加入钻井液降滤失剂PAMS601、磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、双十二烷基胺、亚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠，每加入一种材料搅拌20～40分钟，全部加完后，再在10000～12000转/分下搅拌120～160分钟即，得到黑褐色低荧光抗高温钻井液。