CN103013472A

CN103013472A - 一种超深井钻井液

Info

Publication number: CN103013472A
Application number: CN201310014535XA
Authority: CN
Inventors: 王平全; 杨坤宾; 白杨
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及在油气田钻超深井作业中使用的超深井钻井液。它解决钻超深井所需钻井液密度极高，流变性和造壁性都差且不能协调的问题。其技术方案是：制备该钻井液所用原料的组分及含量：钠膨润土50-60g；疏水缔合型聚丙烯胺1.5-3g；磺甲基酚醛树脂25-35g；磺化褐煤树脂25-35g；磺甲基褐煤25-35g；石棉5-10g；氯化钠NaCl150g；重晶石粉1200-1600g；亚微米硫酸钡300-400g；质量百分浓度为40%的NaOH，调节体系PH为10，自来水1000g。先加入自来水、钠膨润土在高速搅拌下依次加入上述处理剂，再调节体系PH为10，最后加入混合加重剂。本钻井液是一种具有更好的流变性、失水造壁性，泥饼膨胀性低、强度高，对地层污染程度低，用于钻超深井的钻井液。

Description

一种超深井钻井液

技术领域

本发明涉及一种在油气田钻超深井作业过程中，泵入高密度钻井液时，能很好的协调高密度钻井液的流变性和造壁性，获得较好流变性的同时获得较好的造壁性，大大减少钻井过程中的泵压与能耗，同时大幅降低钻井液对地层的污染程度，且稳定的一种超深井钻井液。

背景技术

随着钻井技术的飞速发展，世界上的石油钻探发展趋势已经由浅层井到深层井再到超深层井的方向转变。然而在钻探超深井的过程中，必然使用到超高密度钻井液，而其流变性和造壁性不能兼顾、协调，或是流变性好造壁性差、或是造壁性好流变性差。这就会造成在钻探超深井时只考虑流变性，超高密度钻井液的流动性能好，能大大减少泵压从而减少钻探过程中的能耗需求，但是造壁性会变得很差，失水量很大、泥饼膨胀性大、渗透率大、强度低，对地层损害大、不利于井壁的稳定。相反在钻探超深井过程中只考虑造壁性时，相对于只考虑流变性时的性能，超高密度钻井液的造壁性好，失水量较小、泥饼质量较好，对地层损害小、井壁稳定性好，但是其井壁也会时常发生垮塌，且这时其流动性很差，造成在钻探超深井过程中泵压要求很高，超高密度钻井液不能有效的循环出井筒，从而不能有效的携带出钻屑，严重时钻井液不能被泵出井眼，严重影响钻井速度。针对这一问题国内外专家，做了大量的研究，研制了三磺饱和盐水钻井液、硅酸盐钻井液、聚合醇钻井液等体系。这些体系中又以用三磺饱和盐水钻井液体系为轻浆再用重晶石加重的方法配制的普通超高密度钻井液使用最为广泛。然而这种钻井液虽然使得超高密度流变性和造壁性的协调性得到一定的解决，初步使得钻井液在建立起稳定的井壁时还能流动。但是，这一体系建立的井壁也时常发生垮塌，同时流动性能差，说明其造壁性和流变性还是很差，有待改善。

通过研究发现钻井液的流变性和造壁性好坏的主要影响因素之一是钻井液中固相颗粒的粒径大小与质量多少，该超深井钻井液的作用机理为：（1）在钻井液流动过程中，利用亚微米材料粒径小，于大颗粒缝隙间对大颗粒起到轴承作用，有助于大颗粒间发生滚动摩擦，减少滑动摩擦，从而改善流变性；（2）在造壁过程中，亚微米材料与大颗粒固相颗粒质量按特定比例匹配，使得亚微米材料能有效的填充于架桥大颗粒间的空隙中，形成致密泥饼。因此，基于固相颗粒这个对钻井液流变性、造壁性都有很大影响的因素，可以开拓一个有利于协调钻井液流变性、造壁性的新方向，使得钻井液流变性好的同时造壁性也很好。

发明内容

本发明的目的是：为了解决超深井所需钻井液密度极高，极易造成钻井液的流变性和造壁性都差且不能很好的协调，进而造成钻井液流变性差耗能巨大，造壁性差容易发生井壁坍塌、地层被污染等不利情况发生，为此特提供一种超深井钻井液。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：一种超深井钻井液，其特征是：制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克：钠膨润土在膨润土中加入了土质量的5%纯碱形成钠膨润土50-60；疏水缔合型聚丙烯胺代号ZND-21.5-3；磺甲基酚醛树脂代号SMP-225-35；磺化褐煤树脂代号SPNH25-35；磺甲基褐煤代号SMC25-35；石棉代号SM-15-10；氯化钠代号NaCl150；重晶石粉1200-1600；亚微米硫酸钡颗粒直径为0.89μm300-400；NaOH配成质量百分浓度为40%的溶液，调节体系PH为10；自来水1000。

该超深井钻井液的配制方法是：第一步，在反应容器中加入1000克自来水，加入50-60克钠膨润土，低速搅拌120min后，高速搅拌60min，再在室温下养护24h；第二步，在高速电动搅拌下加入1.5-3克疏水缔合型聚丙烯胺ZND-2，搅拌20min，加入25-35克磺甲基酚醛树脂SMP-2，搅拌20min，加入25-35克磺化褐煤树脂SPNH，搅拌20min，加入25-35克磺甲基褐煤SMC，搅拌20min，加入5-10克石棉SM-1，搅拌20min，加入150克氯化钠NaCl，搅拌30min；第三步，在上步的产物中缓慢滴加质量百分浓度为40%的NaOH，调节体系pH为10，继续搅拌15min；第四步，再向上步的产物中，缓慢加入按4：1比例的1200-1600克重晶石粉和300-400克亚微米硫酸钡的混合加重剂，搅拌均匀制得一种超深井钻井液。

上述制备方法所用钠膨润土；疏水缔合型聚丙烯胺ZND-2；磺甲基酚醛树脂SMP-2；磺化褐煤树脂SPNH；磺甲基褐煤SMC；石棉SM-1；氯化钠NaCl；重晶石粉；0.89μm硫酸钡；NaOH，均为市场上销售产品，购置时严格按行业标准或企标检验，合格者才能使用，具体见表1：

表1超深井钻井液基本原料明细表

本发明提供的一种超深井钻井液与现有的同类产品比较，具有以下有益效果：（1）具有更好的流变性；（2）在钻井过程中所需能耗低；（3）能快速排出岩屑有利于提高钻速；（4）失水造壁性好；（5）泥饼膨胀性低；（6）泥饼强度高；（7）泥饼渗透率低；（8）对地层污染程度低。

具体实施方式：

该超深井钻井液的具体配制方法

该超深井钻井液配制方法是：第一步，在反应容器中加入1000克自来水，加入50克钠膨润土，低速搅拌120min后，高速搅拌60min，再在室温下养护24h；第二步，在高速电动搅拌下依次加入1.5克疏水缔合型聚丙烯胺ZND-2，搅拌20min，加入25克磺甲基酚醛树脂SMP-2，搅拌20min，加入25克磺化褐煤树脂SPNH，搅拌20min，加入25克磺甲基褐煤SMC，搅拌20min，加入5克石棉SM-1，搅拌20min，加入150克氯化钠NaCl，搅拌30min；第三步，向上步配成的产物中，缓慢滴加质量百分浓度为40%的NaOH调节体系pH为10，继续搅拌15min；第四步，按4：1的比例将1200克重晶石粉与300克亚微米硫酸钡均匀混合后,缓慢加入上步配成的产物中，最后制得一种超深井钻井液。

Claims

1.一种超深井钻井液，其特征是：制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克：

氢氧化钠NaOH配成质量百分浓度为40%的溶液调节体系PH值为10。

2.一种如权利要求1所述钻井液的配制方法，其特征是：先在反应容器中加入1000克自来水，再加入50-60克钠膨润土，低速搅拌120min后，高速搅拌60min，再在室温下养护24h；其次，在高速电动搅拌下依次加入1.5-3克疏水缔合型聚丙烯胺ZND-2，搅拌20min，加入25-35克磺甲基酚醛树脂SMP-2，搅拌20min，加入25-35克磺化褐煤树脂SPNH，搅拌20min，加入25-35克磺甲基褐煤SMC，搅拌20min，加入5-10克石棉SM-1，搅拌20min，加入150克氯化钠NaCl，搅拌30min；再其次，向上步的产物中，缓慢滴加质量百分浓度为40%的NaOH，调节体系pH为10，继续搅拌15min；最后，再向上步的产物中，缓慢加入按4：1的比例取1200-1600克重晶石粉和300-400克亚微米硫酸钡的混合加重剂搅拌均匀，制得超深井钻井液。