CN103788934B - 一种无土相油基钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无土相油基钻井液，由以下重量百分比的原材料制备而成：基础油50～85%，CaCl2盐水5～30%，复合型乳化剂G326-HEM？1～4%，降滤失剂G328？1～5%，碱度调节剂.5～3%，增粘剂0.5～3%，提切剂0.2～2%，其余为重晶石。本发明提供的这种无土相油基钻井液破乳电压高于800V，抗温性能高于180℃；配方简单，现场操作维护简便，尤其在高密度条件下不使用润湿剂仍具有良好流变性；该体系对基础油适应广泛，可用于矿物油或气质油；为降低油基钻井液的井漏损失提供了一种新方法，同时显著降低钻井液成本，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。

Description

一种无土相油基钻井液
技术领域
本发明涉及一种无土相油基钻井液，尤其是一种高密度无土相油基钻井液。
背景技术
随着国内外对以页岩气为标志的非常规气藏的大规模开发的进行，油基钻井液的应用越来越广泛。目前在开发页岩气及非常规气藏的过程中使用的油基钻井液均为有土相油基钻井液，在我国第一个商业化开采页岩气的区块就采用有土相油基钻井液。有土相油基钻井液采用有机土作为增粘剂、悬浮重晶石。有土相体系在高密度条件下暴露出流变性差、起下钻不畅、易粘卡引发井下复杂事故、低固相含量高、当量循环密度高，易诱发井漏，钻遇塑性泥岩时机械钻速低，亟需开发一种新型无土相油基钻井液解决上述难题。例如我国西南地区某井在钻遇高压层位压井时，由于有土相钻井液体系流变性差，诱发漏失，该井漏失油基钻井液450m3，直接经济损失630万元，处理复杂损失工时28天。该区块另一口井漏失油基钻井液520m3，直接经济损失728万元，处理复杂损失工时35天，井漏的同时也伴随严重得井控风险。
发明内容
本发明的目的为克服现有技术中有土相油基钻井液在高密度条件下流变性差、起下钻不畅、易粘卡引发井下复杂事故和易诱发井漏的问题。
为此，本发明提供了一种无土相油基钻井液，由以下重量百分比的原材料制备而成：基础油50～85%，CaCl2盐水5～30%，复合型乳化剂G326-HEM1～4%，降滤失剂G3281～5%，碱度调节剂.5～3%，增粘剂0.5～3%，提切剂0.2～2%，其余为重晶石。
所述基础油与CaCl2盐水的质量百分比比例70：30～90：10。
所述体系配方使用重晶石加重，所述基础油为气制油、柴油或白油，所述碱度调节剂为石灰。
所述体系配方性能如下：密度为1.0～2.5g/cm3，高温高压滤失量≤5ml，PV为8～35mPa.s，6rpm：5～13，3rpm：3～10，破乳电压>800V。
本发明的有益效果是：本发明提供的这种无土相油基钻井液体系电稳定性能强，破乳电压高于800V，抗温性能好，钻井液抗温性能高于180℃；配方简单，现场操作维护简便，尤其在高密度条件下不使用润湿剂仍然具有良好流变性能；该体系对基础油适应广泛，可用于矿物油或气质油；为降低油基钻井液的井漏损失提供了一种新方法，为页岩气藏的开发提供技术支持，同时显著降低钻井液成本，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。
具体实施方式
实施例1：
1）复合乳化剂G326-HEM的制备：按照重量百分比称取60%松香、20%环己烷和20%3#白油，取重量为松香酸重量2~3倍的乙醇；在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；当反应釜温度达到60℃~80℃时，在0.5h~1h內匀速滴加完环己胺，在100r/min~120r/min转速的搅拌下保温反应4h～8h；继续加热至90℃~100℃蒸馏出乙醇，加入3#白油，搅拌0.5h，制得本无土相油基钻井液用乳化剂G326-HEM。
2）降滤失剂G328的制备：称取100g腐植酸置于250mL三口烧瓶中，称取50g十八伯胺于200mL烧杯中，用50mL无水乙醇溶解然后倒入三口烧瓶中，加热回流40min；蒸馏出无水乙醇，剩余的固体粉末在180℃油浴中反应30min，将上述粉末置于滚子加热炉，氮气保护，180℃裂解反应8h，制得本无土相油基钻井液用降滤失剂G328。
3）无土相油基钻井液的制备：配50方（O/W：80/20）无土相油基钻井液，洗净并准备好两个混合罐。用泵将配浆用40方气制油Saraline185V泵入1号罐内，按预先计算的量加入所需的1500kg复合型乳化剂G326-HEM和1500kg降滤失剂G328、1000kg石灰。石灰加完后进行充分搅拌3～4h，直至所有油溶性组分全部溶解。
将10方清水泵入2号罐内，加入2000kgCaCl2。在钻井液枪等专门设备强有力的搅拌下，将CaCl2盐水缓慢加入油相。最好是在3.45MPa以上的泵压下，通过1.27cm的钻井液枪喷嘴对钻井液进行搅拌。若泵压达不到3.45MPa，则应选用更小喷嘴，并降低加水速度。
加水完毕后继续加入250kgHRP增粘剂和250kgVERSAMOD提切剂，测定其流变参数和破乳电压。如性能合乎要求，可加入重晶石以达到所要求的钻井液密度。
按上述步骤分别配制密度在1.8g/cm3、2.0g/cm3、2.2g/cm3及2.4g/cm3的钻井液，于150℃×16h热滚后，对各钻井液样品的破乳电压、流变性及150℃高温高压滤失量进行测试，结果见表1。
表1无土相油基钻井液性能
实施例2：
按照实施例1的配制方法，在相同的油水比（80/20）下，再分别使用白油、柴油作为体系的基础油，测试了三种不同基础油配制的无土相油基钻井液性能，试验结果见表2所示。
表2不同基础油配制的无土相油基钻井液性能
实施例3：
1）参照实施例1制备复合乳化剂G326-HEM和降滤失剂G328。
2）无土相油基钻井液的制备：配50方（O/W：90/10）无土相油基钻井液，洗净并准备好两个混合罐。用泵将配浆用45方气制油Saraline185V泵入1号罐内，按预先计算的量加入所需的1500kg复合型乳化剂G326-HEM和1500kg降滤失剂G328、1000kg石灰。石灰加完后进行充分搅拌3-4h，直至所有油溶性组分全部溶解。
将5方清水泵入2号罐内，加入2000kgCaCl2。在钻井液枪等专门设备强有力的搅拌下，将CaCl2盐水缓慢加入油相。最好是在3.45MPa以上的泵压下，通过1.27cm的钻井液枪喷嘴对钻井液进行搅拌。若泵压达不到3.45MPa，则应选用更小喷嘴，并降低加水速度。
加水完毕后继续加入HRP增粘剂和VERSAMOD提切剂，测定其流变参数和破乳电压。如性能合乎要求，可加入重晶石以达到所要求的钻井液密度。
按上述步骤分别配制密度在1.8g/cm3、2.0g/cm3、2.2g/cm3及2.4g/cm3的钻井液，于150℃×16h热滚后，对各钻井液样品的破乳电压、流变性及150℃高温高压滤失量进行测试，结果见表2。
表3无土相油基钻井液性能
实施例4：
1）参照实施例1制备复合乳化剂G326-HEM和降滤失剂G328。
2））无土相油基钻井液的制备：配50方（O/W：70/30）无土相油基钻井液，洗净并准备好两个混合罐。用泵将配浆用35方气制油Saraline185V泵入1号罐内，按预先计算的量加入所需的1500kg复合型乳化剂G326-HEM和1500kg降滤失剂G328、1000kg石灰。石灰加完后进行充分搅拌3-4h,，直至所有油溶性组分全部溶解。
将15方清水泵入2号罐内，加入所需CaCl2。在钻井液枪等专门设备强有力的搅拌下，将CaCl2盐水缓慢加入油相。最好是在3.45MPa以上的泵压下，通过1.27cm的钻井液枪喷嘴对钻井液进行搅拌。若泵压达不到3.45MPa，则应选用更小喷嘴，并降低加水速度。
加水完毕后继续加入HRP增粘剂和VERSAMOD提切剂，测定其流变参数和破乳电压。如性能合乎要求，可加入重晶石以达到所要求的钻井液密度。
按上述步骤分别配制密度在1.8g/cm3、2.0g/cm3、2.2g/cm3及2.4g/cm3的钻井液，于150℃×16h热滚后，对各钻井液样品的破乳电压、流变性及150℃高温高压滤失量进行测试，结果见表3。
表4无土相油基钻井液性能
实施例5：
参考实例1的配制方法，配制（油水比：80/20）无土相油基钻井液样品4个，每个各400mL，分别加入复合型乳化剂G326-HEM，1%，2%，3%，4%；降滤失剂G328，3%；碱度调节剂，2%；增粘剂HRP，0.5%；提切剂VERSAMOD，0.5%；其中气制油与CaCl2盐水的质量百分比比例，80：20；其余为重晶石。
按照例1将钻井液150℃×16h热滚后，对不同乳化剂用量下配制的钻井液样品的破乳电压、流变性及150℃高温高压滤失量进行测试，结果见表5。
表5无土相油基钻井液性能
实施例6：
参考实例1的配制方法，配制（油水比：80/20）无土相油基钻井液样品4个，每个各400mL，分别加入复合型乳化剂G326-HEM，3%；降滤失剂G328，1%，2%，3%，4%；碱度调节剂，2%；增粘剂HRP，0.5%；提切剂VERSAMOD，0.5%；其中气制油与CaCl2盐水的质量百分比比例，80：20；其余为重晶石。增粘剂HRP，0.5%、提切剂VERSAMOD均购于：西安长庆科技有限责任公司。
按照例1将钻井液150℃×16h热滚后，对各钻井液样品的破乳电压、流变性及150℃高温高压滤失量进行测试，结果见表5。
表6无土相油基钻井液性能
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无土相油基钻井液，由以下重量百分比的原材料制备而成：基础油50～85%，CaCl2盐水5～30%，复合型乳化剂G326-HEM1～4%，降滤失剂G3281～5%，碱度调节剂2%，增粘剂0.5～3%，提切剂0.2～2%，其余为重晶石；
所述复合型乳化剂G326-HEM的制备：按照重量百分比称取60%松香酸、20%环己烷和20%3#白油，取重量为松香酸重量2~3倍的乙醇；在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；当反应釜温度达到60℃~80℃时，在0.5h~1h內匀速滴加完环己胺，在100r/min~120r/min转速的搅拌下保温反应4h～8h；继续加热至90℃~100℃蒸馏出乙醇，加入3#白油，搅拌0.5h，制得所述复合型乳化剂G326-HEM；
所述降滤失剂G328的制备：称取100g腐植酸置于250mL三口烧瓶中，称取50g十八伯胺于200mL烧杯中，用50mL无水乙醇溶解然后倒入三口烧瓶中，加热回流40min；蒸馏出无水乙醇，剩余的固体粉末在180℃油浴中反应30min，将上述粉末置于滚子加热炉，氮气保护，180℃裂解反应8h，制得所述降滤失剂G328。
2.根据权利要求1所述的一种无土相油基钻井液，其特征在于：所述基础油与CaCl2盐水的质量百分比比例70：30～90：10。
3.根据权利要求1所述的一种无土相油基钻井液，其特征在于：使用重晶石加重，所述基础油为气制油、柴油或白油，所述碱度调节剂为石灰。
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