CN103146365B

CN103146365B - 全油基钻井液

Info

Publication number: CN103146365B
Application number: CN201310084192.4A
Authority: CN
Inventors: 黄达全; 王伟忠; 龚纯武; 郭剑梅; 孙双; 魏尽然; 袁明; 曹孜英
Original assignee: CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CN103146365A

Abstract

本发明公开了一种全油基钻井液，包括：基础油和以该基础油体积计的1.5～2.5％主乳化剂、0.5～1.0％的辅乳化剂、0.5～1.0％的润湿反转剂、0.8～1.0％的提切剂、0.3～0.5％的热塑性流型调节剂、2.0～3.0％的氧化钙、1.0～3.0％的有机土、1.5～2.0％的降滤失剂和加重材料，所述的加重材料的加入量使得该全油基钻井液的密度为0.89～2.50g/cm³。本发明通过加入热塑性流型调节剂将全油基钻井液体系中有机土的加量降低为1.0～3.0％，体系的动塑比显著提高，达到0.45以上，改善了体系的流变性，提高了综合性能，节约了生产成本。

Description

全油基钻井液

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，特别是涉及一种全油基钻井液。

背景技术

钻井液是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。

油基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、降滤失剂或盐水等配制而成的油基悬浮液或乳状液。如果水的含量小于5％(有的认为10％)，则称为全油基钻井液(油基悬浮液)；如果水的含量大于5％，则称为油包水乳化钻井液。油基钻井液具有强抑制性，有利于保持井壁稳定，能最大限度地保护油气层。另外，其抗污染能力、抗温能力强，热稳定性好且具有良好的润滑性。

现有的全油基钻井液中有机土的加量高达4.0～6.0％，过高的有机土加入，导致体系的动切力和塑性粘度同步上升，使动塑比低于0.25，不利于悬浮携带岩屑和保证井眼清洁，容易导致井下事故的发生。另外，近钻头处岩屑的重复切屑会导致机械钻速较低，使钻井周期和生产成本明显增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有机土含量较少的全油基钻井液。

为此，本发明的技术方案如下：

一种全油基钻井液，包括：基础油和以该基础油体积计的1.5～2.5％主乳化剂、0.5～1.0％的辅乳化剂、0.5～1.0％的润湿反转剂、0.8～1.0％的提切剂、0.3～0.5％的热塑性流型调节剂、2.0～3.0％的氧化钙、1.0～3.0％的有机土、1.5～2.0％的降滤失剂和加重材料，所述的加重材料的加入量使得该全油基钻井液的密度为0.89～2.50g/cm³。

优选的是，所述的基础油为柴油、白油、气制油中的任何一种。

优选的是，所述主乳化剂为具有以下通式的有机酸酯类表面活性剂：

R₁(CH₂)_n(COO)_m(CH₂)_nR₂

其中R₁、R₂为C₁₅～C₂₁的烷烃或单烯烃，n为1～3，m＝1。

优选的是，所述辅乳化剂为N-十六烷酸酰胺或十八烷酸酰胺。

优选的是，所述润湿反转剂为具有以下通式的脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂：

RO(CH₂CH₂O)_nH，

其中n为8～13。

优选的是，所述提切剂为为乙二胺十八酸酰胺聚合物。

优选的是，所述热塑性流型调节剂为聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯和乙丙橡胶中的一种，或者是其中任意两种以任意比混合后的混合物。

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。

优选的是，所述加重材料为石灰石、重晶石和赤铁矿中的一种，或者是其中任意两种以任意比混合后的混合物。

本发明通过加入热塑性流型调节剂将全油基钻井液体系中有机土的加入量降低为1.0～3.0％，使体系的动塑比显著提高，达到0.45以上，不仅改善了体系的流变性，提高了综合性能，还节约了生产成本。该全油基钻井液体系抗温达180℃，密度在0.89～2.50g/cm³范围内可调。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的全油基钻井液进行详细说明。

本发明的全油基钻井液体系由基础油、主乳化剂、辅乳化剂、润湿反转剂、提切剂、热塑性流型调节剂、氧化钙、有机土、降滤失剂和加重材料组成。其中：

基础油作为连续相，选自柴油、白油和气制油中的任何一种。

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。其作用是能够显著降低油水两相界面张力，形成坚固的界面膜，具有较强的乳化能力，有利于悬浮液的稳定。

辅乳化剂为有机酸酰胺为N-十六烷酸酰胺或十八烷酸酰胺。辅乳化剂具有较强的乳化润湿能力，辅助稳定悬浮液。

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性。

提切剂为聚合有机酸酰胺，通式为R₁(CH₂)_n(CONH)_m(CH₂)_nR₂，其中R₁、R₂为C₁₅～C₂₀的烷烃或单烯烃，n值为1～3，m值为2～4。提切剂能形成较强的空间网架结构，提高体系低剪切速率粘度，改善流变性。

热塑性流型调节剂选自聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、乙丙橡胶类物质中的一种或两种。热塑性流型调节剂能够形成特殊的网状结构，显著提高体系的动塑比。

氧化钙(CaO)：提供储备碱度，调节酸碱度，有利于悬浮液稳定。

有机土：选用蒙脱石的季铵化产物，即：蒙脱石-[C₁₂H₂₅N⁺-(CH₃)₃]。有机土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：选用有机褐煤，其含有-COOH，-OH，-CO-，-OCH₃，-C₆H₄O₂-等多种极性基团，能够显著降低体系的高温高压滤失量。

加重材料：为高密度惰性材料，能显著提高钻井液体系的密度。采用石灰石(CaCO₃)、重晶石(BaSO₄)、赤铁矿(Fe₂O₃)中的一种或两种，采用两种时，二者以任意比混合。

室内配置过程中的加药顺序如下：

(1)在11000转/分搅拌速度下，按照配方向基础油中依次加入主乳化剂、辅乳化剂、润湿反转剂、提切剂、搅拌10分钟；

(2)在11000转/分搅拌速度下，按照配方依次加入热塑性流型调节剂、氧化钙、有机土和降滤失剂，搅拌30分钟；

(3)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。

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、润湿反转剂、提切剂，加料完成后继续剪切1小时；

(3)加入热塑性流型调节剂、氧化钙、有机土、降滤失剂，加料完成后继续剪切1小时；

(4)按密度需要，加入加重材料，继续搅拌1小时，完成配置作业。

全油基钻井液性能实例：

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。有机土为蒙脱石-[C₁₂H₂₅N⁺-(CH₃)₃]。

实例1：

按以下比例及上述配制方法配制全油基钻井液：

柴油：100L；硬脂酸十六酯：2.0Kg；N-十六烷酸酰胺：1.0Kg；月桂醇聚氧乙烯醚：1.0Kg；乙二胺十八酸酰胺聚合物：1.0Kg；乙丙橡胶：0.5Kg；氧化钙：2.0Kg；有机土：3.0Kg；有机褐煤：2.0Kg。

实例2：

按以下比例配制全油基钻井液：

白油：100L；硬脂酸十八酯：2.0Kg；十八烷酸酰胺：1.0Kg；月桂醇聚氧乙烯醚：1.0Kg；乙二胺十八酸酰胺聚合物：1.0Kg；聚苯乙烯：0.3Kg；氧化钙：2.0Kg；有机土：3.0Kg；有机褐煤：2.0Kg；重晶石：55Kg。

实例3

按以下比例配制全油基钻井液：

气制油：100Kg；硬脂酸十六酯：2.0Kg；十八烷酸酰胺：1.0Kg；月桂醇聚氧乙烯醚：1.0Kg；乙二胺十八酸酰胺聚合物：1.0Kg；聚乙烯基甲苯：0.3Kg；氧化钙：2.0Kg；有机土：3.0Kg；有机褐煤：2.0Kg；重晶石：160Kg。

上述3个实施例制备的全油基钻井液的性能参数见表1

表1

其中：

PV：塑性粘度；YP：动切力；YP/PV：动塑比；ES：破乳电压；FL·HTHP：高温高压滤失量。

上述结果表明，本发明的全油基钻井液体系具有较高的动切力、较低的塑性粘度和较高的动塑比，钻井液悬浮能力和触变性较强，能有效地提高井眼净化效率和钻井速度，并且有效地降低井下事故。

Claims

1.一种全油基钻井液，其特征在于：包括基础油和以该基础油体积计的1.5～2.5％的主乳化剂、0.5～1.0％的辅乳化剂、0.5～1.0％的润湿反转剂、0.8～1.0％的提切剂、0.3～0.5％的热塑性流型调节剂、2.0～3.0％的氧化钙、1.0～3.0％的有机土、1.5～2.0％的降滤失剂和加重材料，所述的加重材料的加入量使得该全油基钻井液的密度为0.89～2.50g/cm³，所述提切剂为乙二胺十八酸酰胺聚合物；所述降滤失剂为有机褐煤；

所述主乳化剂为具有以下通式的有机酸酯类表面活性剂：

R₁(CH₂)_n(COO)_m(CH₂)_nR₂

其中R₁、R₂为C₁₅～C₂₁的烷烃或单烯烃，n为1～3，m＝1；

所述辅乳化剂为N-十六烷酸酰胺或十八烷酸酰胺；

所述润湿反转剂为具有以下通式的脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂：

RO(CH₂CH₂O)_nH，

其中n为8～13；

所述热塑性流型调节剂为聚乙烯基甲苯；

所述有机土为蒙脱石的季铵化产物。

2.根据权利要求1所述的全油基钻井液，其特征在于：所述的基础油为柴油。

3.根据权利要求1所述的全油基钻井液，其特征在于：所述加重材料为石灰石、重晶石和赤铁矿中的一种，或者是其中任意两种的混合物。