CN103131398B - 强电稳定性油包水钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强电稳定性油包水钻井液，包括60～90wt%的基础油和10～40wt%的水相以及以所述基础油和水相的总重量计的1.5～2.5%的高效主乳化剂、0.8～1.0%的辅乳化剂、0.5～0.8%的润湿反转剂、2.0～3.0%的氧化钙、1.5～2.5%的有机土、2.0～3.0%的降滤失剂和加重材料，所述加重材料的加入量使得该钻井液的密度为0.90～2.50g/cm3。本发明的钻井液在低油水比例时的破乳电压值显著升高，油水比例为60：40时体系的破乳电压值保持在500V以上，克服了传统油包水钻井液体系在低油水比例时弱电稳定性的不足，现场维护程序明显简化，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井领域，特别是涉及一种强电稳定性油包水钻井液。
背景技术
钻井液是指在油气勘探开发中以其多种功能满足钻井作业工作需要的各种入井循环流体的总称，具有悬浮和携带岩屑、平衡地层压力和稳定井壁、冷却和润滑钻具、传递水功率、获取地层资料、保护油气储集层等功能，是钻井工程技术的主要组成部分。
油包水钻井液是以油作为基液(又称连续相)，并添加乳化剂、润湿反转剂、亲油胶体、降滤失剂等形成的乳状液。油包水钻井液具有强抑制性和良好的润滑性，其抗污染能力强、抗温能力强、热稳定性好、易于维护。
现有的油包水钻井液在60：40～70：30的较低油水比例情况下，体系的破乳电压值低于300V，电稳定性较弱。电稳定性的强弱是油水乳液稳定与否的直接表现，弱电稳定性的油水乳液容易失稳，钻井生产中需要频繁维护。通过提高油水比例、加大乳化剂、润湿剂用量等方法可以增强钻井液的电稳定性，但易导致现场泥浆维护工作量较大，生产成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电稳定性强、生产成本较低的强电稳定性油包水钻井液。
为此，本发明的技术方案如下：
一种强电稳定性油包水钻井液，包括60～90(V)％的基础油和10～40(V)％的水相以及以所述基础油和水相的总体积计的1.5～2.5％的高效主乳化剂、0.8～1.0％的辅乳化剂、0.5～0.8％的润湿反转剂、2.0～3.0％的氧化钙、1.5～2.5％的有机土、2.0～3.0％的降滤失剂和加重材料，所述加重材料的加入量使得该钻井液的密度为0.90～2.50g/cm3。
所述高效主乳化剂为有机酸酯类表面活性剂，其通式为：
R1(CH2)n(COO)m(CH2)nR2
其中R1、R2为C15～C21的烷烃或单烯烃，n值为1～3，m值为1～4；
所述辅乳化剂为有机酸酰胺，其通式为：
R1(CH2)n(CONH)m(CH2)nR2
其中R1、R2为C15～C21的烷烃或单烯烃，n值为1～3之间，m值为1～3。
所述润湿反转剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，其通式为：
RO(CH2CH2O)nH，
其中n值为8～13。
优选的是，所述有机土为蒙脱石的季铵化产物；
优选的是，所述的基础油为柴油、白油、气制油中的任何一种。
所述水相为氯化钠、氯化钙、氯化钾水溶液中的一种，所述水溶液的质量分数浓度为20～30％。
所述降滤失剂为有机褐煤，其中含有-COOH，-OH，-CO-，-OCH3，-C6H4O2-等多种极性基团；所述加重材料为石灰石、重晶石、赤铁矿中的一种或两种，当采用两种时，二者以任意比混合。
本发明以高效主乳化剂为主剂，建立了强电稳定性油包水钻井液体系，特别是低油水比例时的破乳电压值显著升高。油水比例为60：40时，体系的破乳电压值可以保持在500V以上，体系抗温达180℃；油水比例在60：40～90：10的宽广范围内都具有强的电稳定性。
现场使用的油水比例范围更加宽广，克服了传统油包水钻井液体系在低油水比例时弱电稳定性的不足，现场维护程序明显简化，节约了生产成本。
具体实施方式
本发明的强电稳定性油包水钻井液由基础油、高效主乳化剂、辅乳化剂、润湿反转剂、水相、氧化钙、有机土、降滤失剂和加重材料组成。其中：
基础油为连续相，采用柴油、白油、气制油中的任何一种；
水相为分散相，采用25wt％的氯化钙水溶液；
高效主乳化剂为有机酸酯类表面活性剂，通式为R1(CH2)n(COO)m(CH2)nR2，其中R1、R2为C15～C21的烷烃或单烯烃，n值为1～3，m值为1～4。高效主乳化剂能够显著降低油水两相的界面张力，形成坚固的界面膜，具有较强的乳化能力，有利于油水乳液的稳定。
辅乳化剂为有机酸酰胺，通式为R1(CH2)n(CONH)m(CH2)nR2，其中R1、R2为C15～C21的烷烃或单烯烃，n值为1～3，m值为1～3；具有较强的乳化润湿能力，辅助稳定油水乳液。
润湿反转剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，通式为RO(CH2CH2O)nH，其中n值为8～13。润湿反转剂具有较强的润湿反转能力，使亲水性固相颗粒表面反转为亲油；
氧化钙(CaO)：提供储备碱度，调节酸碱度，有利于乳液稳定。
有机土：采用蒙脱石的季铵化产物(蒙脱石-[C12H25N+-(CH3)3])，能形成较强的空间网架结构，提高粘切、改善流变性；
降滤失剂采用含有-COOH，-OH，-CO-，-OCH3和-C6H4O2-极性基团的有机褐煤，能够显著降低体系的高温高压滤失量。
加重材料：采用高密度惰性材料，能显著提高钻井液体系的密度。所用加重材料为石灰石(CaCO3)、重晶石(BaSO4)、赤铁矿(Fe2O3)中的一种，或者是其中两种以任意比混合的混合物。
本发明的钻井液在室内配置过程中的加药顺序如下：
(1)在11000转/分搅拌速度下，基础油中依次按浓度加入主乳化剂、辅乳化剂、润湿反转剂、搅拌10分钟；
(2)在11000转/分搅拌速度下，按照油水比例加入一定体积的盐水溶液，搅拌30分钟；
(3)在11000转/分搅拌速度下，依次按浓度加入氧化钙、有机土、降滤失剂，搅拌30分钟；
(4)在11000转/分搅拌速度下，按所需密度加入加重材料，搅拌30分钟，完成室内配置。
本发明的钻井液在现场应用时的配置过程如下：
(1)准确测量1#循环罐容积，加入一定体积计量准确的基础油；
(2)开启罐面搅拌器、剪切泵、泥浆枪等搅拌剪切设备，从剪切漏斗依次加入主乳化剂、辅乳化剂和润湿反转剂，加料完成后继续剪切1小时；
(3)按照油水比例，通过剪切漏斗、泥浆枪缓慢加入一定体积的盐水溶液，继续剪切1小时；
(4)依次加入氧化钙、有机土和降滤失剂，继续搅拌剪切1小时；
(5)按密度需要，加入加重材料，继续搅拌1小时，完成配置作业。
油包水钻井液性能实施例
在以下实施例中，采用的有机褐煤购自胜利油田瑞强工贸有限责任公司，当然也可以采用其它公司生产的钻井液用有机褐煤。有机土为季铵盐改性的蒙脱石，即：蒙脱石-[C12H25N+-(CH3)3]。
实施例1
按以下比例配制油包水钻井液：
白油60L；20％的CaCl2水溶液40L；硬脂酸十六酯2Kg；N-十六烷酸酰胺1Kg；月桂醇聚氧乙烯醚0.5Kg；氧化钙2Kg；有机土2.5Kg；有机褐煤2Kg；重晶石40Kg。
实施例2
按以下比例配制油包水钻井液：
气制油70L；30％CaCl2水溶液：30L；硬脂酸十八酯2Kg；乙二胺十八酸酰胺1Kg；月桂醇聚氧乙烯醚0.5Kg；氧化钙2.0Kg；有机土2.0Kg；有机褐煤2.0Kg；重晶石90Kg。
实施例3
按以下比例配制油包水钻井液：
气制油85L；30％CaCl2水溶液15L；十八烯酸甘油酯2.0Kg；乙二胺十八酸酰胺1.0Kg；月桂醇聚氧乙烯醚0.5Kg；氧化钙2.0Kg；有机土1.5Kg；有机褐煤2.0Kg；重晶石140Kg。
上述3个实施例制备的油包水钻井液的性能参数见表1
表1
其中，PV：塑性粘度；YP：动切力；ES：破乳电压；FL·HTHP：高温高压滤失量。
上述结果表明，本发明的强电稳定性油包水钻井液具有较高的电稳定性，油包水钻井液的核心问题是在使用过程中，必须确保乳状液的稳定性。电稳定性高，有利于流变性控制，保持较高的悬浮能力，抗流体污染能力强，固相容量限高，井壁稳定能力强。
Claims (5)
1.一种强电稳定性油包水钻井液，其特征在于：包括60～90(V)％的基础油和10～40(V)％的水相以及以所述基础油和水相的总体积计的1.5～2.5％的高效主乳化剂、0.8～1.0％的辅乳化剂、0.5～0.8％的润湿反转剂、2.0～3.0％的氧化钙、1.5～2.5％的有机土、2.0～3.0％的降滤失剂和加重材料，所述加重材料的加入量使得该钻井液的密度为0.90～2.50g/cm3,
所述高效主乳化剂为有机酸酯类表面活性剂，其通式为：
R1(CH2)n(COO)m(CH2)nR2
其中R1、R2为C15～C21的烷烃或单烯烃，n值为1～3，m值为1～4；
所述辅乳化剂为有机酸酰胺，其通式为：
R1(CH2)n(CONH)m(CH2)nR2
其中R1、R2为C15～C21的烷烃或单烯烃，n值为1～3之间，m值为1～3；
所述润湿反转剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，其通式为：
RO(CH2CH2O)nH，
其中n值为8～13；
所述有机土为蒙脱石的季铵化产物。
2.根据权利要求1所述的强电稳定性油包水钻井液，其特征在于：所述的基础油为柴油、白油、气制油中的任何一种。
3.根据权利要求1所述的强电稳定性油包水钻井液，其特征在于：所述水相为氯化钠、氯化钙、氯化钾水溶液中的一种，所述水溶液的质量分数浓度为20～30％。
4.根据权利要求1所述的强电稳定性油包水钻井液，其特征在于：所述降滤失剂为有机褐煤。
5.根据权利要求1所述的强电稳定性油包水钻井液，其特征在于：所述加重材料为石灰石、重晶石、赤铁矿中的一种或两种，当采用两种时，二者以任意比混合。
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