CN103834371A - 一种冻土层或严寒地区钻探用耐超低温钙基低固相钻井液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于超低温环境的耐低温低固相钻井液，由水100份、氯化钙10~30份、多功能复合剂1~10份、降粘剂0.5~2.0份、降滤失剂0.1~1.0份、润滑剂1~5份、消泡剂1~3份组成。本发明提供的钻井液在超低温环境中流变性好，并且具有较好的护壁能力和携带能力，可为我国冻土层和冬季严寒地区钻探施工提供技术支撑。

Description

一种冻土层或严寒地区钻探用耐超低温钙基低固相钻井液

技术领域

 本发明涉及冻土层地区或冬季严寒地区钻探用钻井液及其配制方法。

背景技术

在新疆、青海、西藏、黑龙江等地钻探施工时，常会遇到冻土层和冬季严寒超低温环境。在这类低温环境中钻探施工时，由于钻孔内温度和环境温度达到甚至超过-30℃（超低温），经常发生钻井液结冰，导致钻井液无法循环，钻具被冻在孔内而无法继续施工。越冬后冻土层融化时，钻井液也可能发生由于失去胶结物丧失护壁能力而导致的地层失稳。所以急需研究一种适合于超低温条件下使用的钻井液。目前，大部分低温钻井液使用以烃类物质为基础加有各种添加剂的液体(TC21型航空燃料、柴油机燃料等)、乙醇水溶液、乙二醇水溶液等无固相钻井液，这类钻井液不仅对环境有一定污染，并且成本较高。另外，无固相钻井液对地层适应性相对较差，在使用上具有一定的局限性。所以，本发明提出了一种适用于超低温环境的低固相钻井液，该钻井液在低温环境下具有良好的流变性、悬浮携带能力，还具有很好的护壁作用，对复杂地层具有较好的适应性，为我国超低温冻土层和冬季严寒地区勘探施工提供技术支撑。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于冻土层和冬季严寒地区钻探用耐超低温钙基低固相钻井液，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：

水                         100份；

氯化钙                   10~30份； 

多功能复合剂              1~10份；

降粘剂                  0.5~2.0份；

降滤失剂                0.1~1.0份；

润滑剂                     1~5份；

消泡剂                     1~3份。

优选地，上述的钻井液由如下重量份数的组分组成：

水                         100份； 

氯化钙                   25~30份； 

多功能复合剂               3~5份；

降粘剂                  0.5~2.0份；

降滤失剂                0.1~1.0份；

润滑剂                     3~5份；

消泡剂                     2~5份。

优选地，所述降粘剂为磺化单宁和两性离子聚合物降粘剂XY27中的一种或其混合物，降滤失剂为磺化酚醛树脂和水解聚丙烯腈钾盐中的一种或其混合物。

本发明提供的耐超低温钙基低固相钻井液制备方法是按重量份取氯化钙、多功能复合剂、降粘剂、降滤失剂、润滑剂和消泡剂依次加入水中，充分搅拌均匀即可。

本发明有益效果是：提供一种适用于冻土层和冬季严寒地区钻探用耐超低温钙基低固相钻井液，该钻井液在超低温条件下，具有良好的流变性、护壁性，悬浮能力强，有利于携带岩屑，对复杂地层具有较强的适应性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利的限定。

本发明提供的耐超低温钙基低固相钻井液制备方法是：按重量份取氯化钙 10~30份、多功能复合剂1~10份、降粘剂0.5~2.0份、降滤失剂0.1~1.0份、润滑剂1~5份和消泡剂1~3份加入到100份水中，充分搅拌均匀即可。

其中，氯化钙，用于降低钻井液凝固点。可选用任何市售常用的氯化钙，如：金汇太亚（北京）化学试剂有限公司生产的氯化钙、天津市鑫大宇化工有限公司生产的氯化钙。

多功能复合剂，用于配制低固相钻井液。多功能复合剂是一种将酰胺基（—CONH₂）和羧钠基（—COONa）基团引入钠膨润土中制备得到的复合型钻井液材料。可选用任何市售常用的多功能复合剂，例如：北京市诚通钻井材料厂生产的多功能复合剂。

降粘剂，用于降低钻井液粘度。可选用任何市售常用的磺化单宁和两性离子聚合物降粘剂XY27中的一种或其混合物。具体地，如：河南省铭泰化工有限公司生产的磺化单宁、郑州市意隆化工有限公司生产的磺化单宁、任丘市佳孚化工有限公司生产的两性离子聚合物降粘剂XY27、濮阳市洪旗化工有限公司生产的两性离子聚合物降粘剂XY27。

降滤失剂，用于降低钻井液滤失量。可选用任何市售常用的磺化酚醛树脂和水解聚丙烯腈钾盐中的一种或其混合物，如：任丘市佳孚化工有限公司生产的磺化酚醛树脂、阳谷县龙泉化工厂生产的磺化酚醛树脂、石家庄华信泥浆助剂有限公司生产的水解聚丙烯腈钾盐、河南省铭泰化工有限公司生产的水解聚丙烯腈钾盐。

润滑剂，用于提高钻井液的润滑性能。可选用任何市售常用的润滑剂，如：山东云清新技术开发有限公司生产的钻井液润滑极压剂和北京市诚通钻井材料厂生产的无荧光润滑剂。

消泡剂，用于消除钻井液配制过程中产生的泡沫。可选用任何市售常用的消泡剂，如：天津市盛天强化工有限公司生产的消泡剂、河南德大化工有限公司生产的消泡剂等。

该钻井液的各组分见表1。表1中，氯化钙（天津市鑫大宇化工有限公司）；多功能复合剂（北京市诚通钻井材料厂）；磺化单宁（郑州市意隆化工有限公司）；两性离子聚合物降粘剂XY27（任丘市佳孚化工有限公司）；磺化酚醛树脂（阳谷县龙泉化工厂）、水解聚丙烯腈钾盐（石家庄华信泥浆助剂有限公司）；无荧光润滑剂（北京市诚通钻井材料厂）和消泡剂（天津市盛天强化工有限公司）。

表1 钻井液的各组分加量

氯化钙

多功能复合剂

降粘剂

降滤失剂

润滑剂

消泡剂

实施例1

15份

3份

两性离子聚合物降粘剂XY27 0.1份

磺化酚醛树脂1份

1份

2份

实施例2

20份

6份

磺化单宁2份+两性离子聚合物降粘剂XY27 0.3份

水解聚丙烯腈钾盐0.5份

3份

3份

实施例3

25份

4份

磺化单宁0.5份

水解聚丙烯腈钾盐0.5份+磺化酚醛树脂0.5份

4份

1份

实施例4

30份

5份

磺化单宁0.5份+两性离子聚合物降粘剂XY27 0.5份

水解聚丙烯腈钾盐0.3份+磺化酚醛树脂0.5份

5份

2份

按上表列出的钻井液各组分加量配制耐超低温钙基低固相钻井液，并将其放置于-5~-35℃条件下陈化16h后测试其钻井液性能。

表2 钻井液性能检测结果

由表2钻井液性能试验可以看出，该钻井液在-5~-35℃低温条件下陈化16h后，具有良好的流动性，对岩屑有较好的悬浮携带能力，滤失量低，护壁性能强。

上述试验表明，本发明的钻井液在超低温条件下具有良好的流动性和护壁性能，适应地层范围较为广泛。因此该钻井液适合于冻土层和冬季严寒地区复杂地层钻探使用。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种适用于超低温环境的耐低温的钻井液，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：

   水                         100份；

氯化钙                   10~30份； 

多功能复合剂              1~10份；

   降粘剂                  0.5~2.0份；

降滤失剂                0.1~1.0份；

润滑剂                     1~5份；

消泡剂                     1~3份。

2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述降粘剂为磺化单宁和两性离子聚合物降粘剂XY27中的一种或其混合物。

3.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述降滤失剂为磺化酚醛树脂和水解聚丙烯腈钾盐中的一种或其混合物。

4.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，配制步骤为：将氯化钙、多功能复合剂、降粘剂、降滤失剂、润滑剂和消泡剂依次加入水中，充分搅拌均匀。

5.权利要求1-4中任一项所述的钻井液的用途，其特征在于，将此钻井液用于超低温冻土层和冬季严寒地区钻探施工。