CN104046341B - 一种高含油微泡沫钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高含油微泡沫钻井液；各组分含量按重量份为：水100；膨润土2.5‑3；碳酸钠0.1‑0.15；pH值调节剂0.1‑0.15；抑制防塌剂0.2‑0.25；降滤失剂0.4‑0.5；防塌剂1.5‑2；抗高温降滤失剂0.8‑1.0；流型调节剂0.1‑0.15；油47‑113；油水兼容型发泡剂DRfoam‑Ⅱ3‑4，本钻井液发泡剂基液密度和微泡沫流体密度均比常规水基微泡沫钻井液低，对易漏地层的防漏堵漏更有效，大量原油的存在提高了钻井液与储层的配伍，对保护储层具有较好的效果，大量原油的存在能够大幅度提高钻井液润滑性，减少泥页岩地层井壁失稳，对安全钻井提供了技术保障。

Description

一种高含油微泡沫钻井液
技术领域
本发明涉及一种高含油（30.15～50.4%）微泡沫钻井液，属于石油钻井工程化学剂技术领域。
背景技术
油气田在低压油气井的钻井施工中，为了防止漏失和保护油气层，在进入储层前部分井应用水基可循环微泡沫钻井液技术，通过微泡沫的存在降低井筒液柱压力进而降低井底压差，通过微泡的气相和液相之间存在的界面张力减少和阻止泡沫流体及滤液进入岩石孔隙，进而保护储层。
目前，国内对水基可循环微泡沫钻井液的研究较多，技术较为成熟，中国专利号200410021014.8名称为《一种微泡沫发泡剂及其钻井液体系配方》公布的配方为5%基浆+0.3%MF+0.03%SF+2%SMP-2+0.05%80A-51+0.2%XC+1%SPNH,其缺点在于对储层伤害大，不具有防塌能力；中国专利号200710113559.5名称为《防塌可循环微泡沫钻井液或完井液》，该方法配方为重量份：（A）基浆：膨润土2-4.5或6-10、纯碱0.2-0.3、水100。（B）添加剂：①防塌剂2-5，②胶结剂3-5，③增粘剂0.5-3，④将滤失剂1-3，⑤发泡剂0.5-5，⑥稳泡剂0.5-2.5，⑦流行调节剂0.5-2.5，提高了钻井液防塌能力，但配制的钻井液密度较高，在0.74g/cm3-0.84g/cm3之间；中国专利号200910157353.1名称为《微泡沫钻井液》中所述微泡沫钻井液密度为0.85g/cm3,实施例中列举的两口井应用过程中钻井液密度均在1.00g/cm3以上。上述专利涉及的微泡沫钻井液发泡基液密度高（最低为1.00g/cm3），发泡后钻井液密度在0.70-1.00g/cm3范围，对于较深井由于泡沫的压缩会大大削弱泡沫降低密度的效果，对低压井防漏堵漏的作用具有局限性，同时仍然有很多自由水侵入地层造成泥页岩地层的井壁失稳和储层的伤害。如果能降低发泡基液的密度，同时能够最大限度减少泥页岩地层的井壁失稳和最大限度保护储层，研究高含油微泡沫钻井液对解决这些问题意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种高含油微泡沫钻井液，该钻井液较常规水基可循环微泡沫钻井液基液密度低，形成的泡沫流体密度更低，乳状泡沫能够大幅度提高钻井液润滑性，减少泥页岩地层井壁失稳，提高钻井液与储层流体的配伍性，保护储层。
本发明所述的一种高含油微泡沫钻井液，各组分含量为重量份：水100；膨润土2.5-3；碳酸钠0.1-0.15；pH值调节剂0.1-0.15；抑制防塌剂0.2-0.25；降滤失剂0.4-0.5；防塌剂1.5-2；抗高温降滤失剂0.8-1.0；流型调节剂0.1-0.15；油47-113；油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ3-4。
上述钻井液中，所述pH值调节剂为氢氧化钠，代号NaOH，所述抑制防塌剂为聚丙烯酰胺钾盐，代号K-PAM，数均分子量为5×106g/mol，所述防塌剂为磺化沥青，代号FT-1，所述降滤失剂为水解聚丙烯腈钠盐，代号NaHPAN，所述抗高温降滤失剂为磺化基酚醛树脂，代号SMP-1，所述流型调节剂为黄原胶,代号XC,数均分子量为2×107g/mol，所述油为轻质原油，所述发泡剂为油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ。
上述钻井液配制时，先配制聚合物钻井液，在低速搅拌条件下依次在水中加入膨润土、碳酸钠、氢氧化钠、聚丙烯酰胺钾盐、水解聚丙烯腈钠盐、磺化沥青、磺化酚醛树脂、黄原胶，各物质含量的重量份为：水：膨润土：碳酸钠：氢氧化钠：聚丙烯酰胺钾盐：水解聚丙烯腈钠盐：磺化沥青：磺化酚醛树脂：黄原胶为100:2.5-3:0.1-0.15:0.1-0.15:0.2-0.25:0.4-0.5：1.5-2:0.8-1:0.1-0.15。配好后搅拌2-3h，水化24h，搅拌速度200-300rpm。
用配制好的聚合物钻井液配制高含油微泡沫钻井液，在聚合物钻井液中加入原油和油水兼容型发泡剂，各物质含量的重量份为聚合物钻井液：原油：发泡剂为105-108：47-113：3-4，低速搅拌5min，然后高速搅拌15min，制得高含油微泡沫钻井液，各组分含量重量份为：水100；膨润土2.5-3；碳酸钠0.1-0.15；pH值调节剂0.1-0.15；抑制防塌剂0.2-0.25；降滤失剂0.4-0.5；防塌剂1.5-2；抗高温降滤失剂0.8-1.0；流型调节剂0.1-0.15；原油47-113；油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ3-4。低速搅拌速度200-300rpm，高速搅拌速度为12000rpm。
本发明提供了一种高含油微泡沫钻井液，其中所述油为轻质原油，根据含油量的不同，发泡基液密度从0.90-0.95g/cm3不等，微泡沫钻井液密度范围在0.32-0.40g/cm3之间，而常规水基可循环微泡沫钻井液发泡基液密度最低为1.00g/cm3，形成的泡沫流体密度在0.70-1.00g/cm3之间，由此看见，高含油微泡沫钻井液发泡剂基液密度和微泡沫流体密度均比常规水基微泡沫钻井液低很多，对易漏地层的防漏堵漏更有效，大量原油的存在提高了钻井液与储层的配伍，对保护储层具有较好的效果，同时，大量原油的存在能够大幅度提高钻井液润滑性，减少泥页岩地层井壁失稳，对安全钻井提供了一定的技术保障。
具体实施方式
本发明下述实施例中实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明下述实施例中所用材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径得到。
本发明下述实施例中的膨润土购买于新疆中非夏子街膨润土有限责任公司。
本发明下述实施例中的碳酸钠购买于湖北双环科技股份有限公司。
本发明下述实施例中的氢氧化钠购买于内蒙古君正化工有限责任公司。
本发明下述实施例中的聚丙烯酰胺钾盐购买于河南新乡振华钻井液材料有限公司。
本发明下述实施例中的磺化沥青购买于任丘市康利化工有限公司。
本发明下述实施例中的水解聚丙烯腈钠盐购买于鹤壁市鸿兴化工有限公司。
本发明下述实施例中的磺化酚醛树脂购买于河南新乡振华钻井液材料有限公司。
本发明下述实施例中的黄原胶购买于山东中轩生物有限公司。
本发明下述实施例中的油水兼容型发泡剂由中国石油集团钻井工程技术研究院提供。
本发明下述实施例中的轻质原油由吐哈油田吐鲁番采油厂提供。
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1，重量比占30%的微泡沫钻井液配制。
聚合物钻井液配制，配方为：100g水、2.5g膨润土、0.1g碳酸钠、pH调节剂0.1g（氢氧化钠）、抑制防塌剂0.2g（聚丙烯酰胺钾盐，其数均分子量为5×106g/mol）、降滤失剂0.4g（水解聚丙烯腈钠盐）、防塌剂1.5g（磺化沥青）、抗高温降滤失剂0.8g（磺化酚醛树脂）、流型调节剂0.1g（黄原胶，其数均分子量为2×107g/mol），在低速搅拌条件下依次加入上述物质，配制好后继续搅拌2-3h,水化24h待用，各组分的含量的重量份为水：膨润土：碳酸钠：pH值调节剂：抑制防塌剂：降滤失剂：防塌剂：抗高温降滤失剂：流型调节剂为100:2.5:0.1：0.1:0.2:0.4:1.5:0.8:0.1。低速搅拌速度200-300rpm。
高含油微泡沫钻井液配制，取配制好的基浆105.7g,混入原油47g，加入3.2g油水兼容型发泡剂，低速搅拌5min，然后高速搅拌15min，制备得高含油为泡沫钻井液，低速搅拌速度200-300rpm，高速搅拌速度为12000rpm。
通过以上步骤制得高含油微泡沫钻井液，各组分含量的重量份为：水：100；膨润土：2.5；碳酸钠：0.1；氢氧化钠：0.1；聚丙烯酰胺钾盐：0.2；水解聚丙烯腈钠盐：0.4；磺化沥青：1.5；磺化酚醛树脂：0.8；黄原胶：0.1；原油47；油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ：3.2。该配方中原油约占总质量的30.15%。
实施例2，重量比占40%的微泡沫钻井液配制。
聚合物钻井液配制，配方为：100g水、2.5g膨润土、0.1g碳酸钠、pH调节剂0.1g（氢氧化钠）、抑制防塌剂0.2g（聚丙烯酰胺钾盐，其数均分子量为5×106g/mol）、降滤失剂0.4g（水解聚丙烯腈钠盐）、防塌剂1.5g（磺化沥青）、抗高温降滤失剂0.8g（磺化酚醛树脂）、流型调节剂0.15g（黄原胶，其数均分子量为2×107g/mol），在低速搅拌条件下依次加入上述物质，配制好后继续搅拌2-3h,水化24h待用，各组分的含量的重量份为水：膨润土：碳酸钠：pH值调节剂：抑制防塌剂：降滤失剂：防塌剂：抗高温降滤失剂：流型调节剂为100:2.5:0.1：0.1:0.2:0.4:1.5:0.8:0.15。低速搅拌速度200-300rpm。
高含油微泡沫钻井液配制，取配制好的基浆105.75g,混入原油74g，加入3.5g油水兼容型发泡剂，低速搅拌5min，然后高速搅拌15min，制备得高含油为泡沫钻井液，低速搅拌速度200-300rpm，高速搅拌速度为12000rpm。
通过以上步骤制得高含油微泡沫钻井液，各组分含量的重量份为：水：100；膨润土：2.5；碳酸钠：0.1；氢氧化钠：0.1；聚丙烯酰胺钾盐：0.2；水解聚丙烯腈钠盐：0.4；磺化沥青：1.5；磺化酚醛树脂：0.8；黄原胶：0.15；原油74；油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ：3.5。该配方中原油约占总质量的40.38%。
实施例3，重量比占50%的微泡沫钻井液配制。
聚合物钻井液配制，配方为：100g水、3g膨润土、0.15g碳酸钠、pH调节剂0.15g（氢氧化钠）、抑制防塌剂0.25g（聚丙烯酰胺钾盐，其数均分子量为5×106g/mol）、降滤失剂0.5g（水解聚丙烯腈钠盐）、防塌剂2g（磺化沥青）、抗高温降滤失剂1g（磺化酚醛树脂）、流型调节剂0.15g（黄原胶，其数均分子量为2×107g/mol），在低速搅拌条件下依次加入上述物质，配制好后继续搅拌2-3h,水化24h待用，各组分的含量的重量份为水：膨润土：碳酸钠：pH值调节剂：抑制防塌剂：降滤失剂：防塌剂：抗高温降滤失剂：流型调节剂为100:3:0.15：0.15:0.25:0.5:2:1:0.15。低速搅拌速度200-300rpm。
高含油微泡沫钻井液配制，取配制好的基浆107.2g,混入原油113g，加入4g油水兼容型发泡剂，低速搅拌5min，然后高速搅拌15min，制备得高含油为泡沫钻井液，低速搅拌速度200-300rpm，高速搅拌速度为12000rpm。
通过以上步骤制得高含油微泡沫钻井液，各组分含量的重量份为：水：100；膨润土：3；碳酸钠：0.15；氢氧化钠：0.15；聚丙烯酰胺钾盐：0.25；水解聚丙烯腈钠盐：0.5；磺化沥青：2；磺化酚醛树脂：1；黄原胶：0.15；原油113；油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ：4。该配方中原油约占总质量的50.4%。
性能测定,对以上三例配方形成的钻井液进行性能测试,如下表:
泡沫性能参数表

Claims (2)

1.一种高含油微泡沫钻井液，其特征在于：各组分含量按重量份为：水100；膨润土2.5-3；碳酸钠0.1-0.15；氢氧化钠0.1-0.15；抑制防塌剂0.2-0.25；降滤失剂0.4-0.5；防塌剂1.5-2；抗高温降滤失剂0.8-1.0；流型调节剂0.1-0.15；油47-113；油水兼容型发泡剂DRfoam-Ⅱ3-4；其中，所述抑制防塌剂为聚丙烯酰胺钾盐，所述防塌剂为磺化沥青，所述降滤失剂为水解聚丙烯腈钠盐，所述抗高温降滤失剂为磺化酚醛树脂，所述油为轻质原油。
2.根据权利要求1所述高含油微泡沫钻井液，其特征在于：所述流型调节剂为黄原胶。
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