CN104610939A - 一种低氯离子浓度的钻井液及其制备方法 - Google Patents

一种低氯离子浓度的钻井液及其制备方法 Download PDF

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刘学祥
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Abstract

本发明属于石油钻井技术领域，具体提供了一种低氯离子浓度的钻井液，由如下组分按质量比计：清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20，其中，清水聚合物原浆由聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、清水按质量比2:3:1000组成。本发明通过钻井液体系的低失水、低粘切、强封堵、低固相、高密度、低氯离子的特点，有效的减少钻井液中氯离子含量的生成与排放，降低摩阻和扭矩，提高机械钻速，降低钻井液成本，保证井下安全。

Description

一种低氯离子浓度的钻井液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种低氯离子浓度的钻井液及其制备方法，尤其适用于鄂尔多斯盆地油井水平井钻井施工。
背景技术
水中Cl-浓度高会使植物脱水，产生类似“烧苗”的情况，影响农作物的产量；人体中Cl-含量增高后会产生高氯血症，敏感个体会使血压升高；而钻井液中Cl-浓度高，则会腐蚀钻具，缩短钻具和循环罐寿命。
现在使用的复合盐钻井液体系使用超10％的工业盐作为加重剂，同时使用氯化钾抑制地层坍塌，造成钻井液中含有大量Cl-，钻井液中Cl-跟随滤液渗透进入地层水，造成地层水中Cl-含量高，从环境保护和企业社会责任角度出发，有必要研究出一种低Cl-浓度的环保型钻井液体系来消除对环境的影响。
长庆钻井的钻井液体系发展大致走了聚磺—超低土相—复合盐这三种体系。聚磺体系的优点是井壁稳定，而其缺点是含土量高4～6％，固相含量高，滑动容易粘，钻时慢。超低土相体系是引入酸溶暂堵体系中的淀粉和超细碳酸钙，减少白土的加量至1～2％，低固相，滑动粘托、钻时慢和粘卡得到好转。复合盐钻井液体系的优点是抑制性强、低固相、低粘切，固相低钻时快，解决了PDC滑动粘托，消除了频繁粘套管，而其缺点是无固相、低粘切悬浮能力差一旦发生复杂处置能力差。综合各体系优点，环保钻井液体系配方组分考虑各个体系优点，停止使用含氯离子的KCL和NaCL，改良降失水剂、聚合物组分配比。
发明内容
本发明的目的是提供一种低氯离子浓度的钻井液，通过在清水聚合物原浆的基础上加入烧碱、聚阴离子纤维素、硅氟降失水剂、磺化沥青粉、超细目碳酸钙等高效处理剂，通过体系的低失水、低粘切、强封堵、低固相、高密度、低氯离子的特点，有效的减少钻井液中氯离子含量的生成与排放，降低摩阻和扭矩，提高机械钻速，降低钻井液成本，保证井下安全。
本发明的技术方案是提供了一种低氯离子浓度的钻井液，由如下组分按质量比计：清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20，其中，清水聚合物原浆由聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、清水按质量比2:3:1000组成。
所述清水聚合物原浆、烧碱、聚阴离子纤维素、超细目碳酸钙、硅氟降失水剂、磺化沥青粉、重晶石的质量比为1000:2:2:3:2:15。
所述超细目碳酸钙的目数为1000～1500目。
所述磺化沥青粉由由钻井液用降滤失剂或有机乳化沥青粉替代。
另外，本发明还提供了一种低氯离子浓度的钻井液的制备方法，包括如下步骤：
1)按配方质量比计算准备试剂，清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20。
2)按步骤1)中配方比例在清水聚合物原浆中循环周依次加入烧碱、聚阴离子纤维素、超细目碳酸钙、硅氟降失水剂、磺化沥青粉充分混匀8小时后，再加入重晶石循环均匀。
3)检测钻井液的性能，通过调整配方比例使钻井液的密度ρ＝1.06～1.10g/cm3、漏斗粘度T＝36～40s、API失水FL＝6～8ml控制范围之内。
所述钻井液中各组分使用电动配浆漏斗添加，其排量为50L/s。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种低氯离子浓度的钻井液从源头上减少含氯化工的加入，满足环保少生成的要求。
(2)本发明提供的这种低氯离子浓度的钻井液转化时不加氯化钠、氯化钾和其它高含氯化工原料，加大沥青类降失水剂含量，改善泥饼质量，提高钻井液的护壁封堵能力。
(3)本发明提供的这种低氯离子浓度的钻井液通过低粘切使固相更容易被固控设备清除，性能连续稳定，保障了快速钻井。
(4)本发明提供的这种低氯离子浓度的钻井液制备方法通过提高密度稳定井壁。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是使用本发明钻井液前后的30652完井水平井井径扩大率变化图。
图2是使用本发明钻井液前后的30652部分井段摩阻变化图。
图3是使用本发明钻井液前后的40591部分井段摩阻变化图
具体实施方式
实施例1：
在直井段井下正常的情况下，使用清水聚合物钻井液钻穿延长上部地层，然后转化为本发明提供的低氯离子浓度的钻井液；要求直井段平均井径扩大控制在10％以内，最大井径扩大控制在50％以内。本发明提供的这种低氯离子浓度的钻井液，由如下组分按质量比计：清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20，其中，清水聚合物原浆由聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、清水按质量比2:3:1000组成。
该低氯离子浓度的钻井液制备方法，包括如下步骤：
1)按配方质量比计算准备试剂，清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20。
2)按步骤1)中配方比例在清水聚合物原浆中循环周依次加入烧碱、聚阴离子纤维素、超细目碳酸钙、硅氟降失水剂、磺化沥青粉充分混匀8小时后，再加入重晶石循环均匀。
3)检测钻井液的性能，通过调整配方比例使钻井液的密度ρ＝1.06～1.10g/cm3、漏斗粘度T＝36～40s、API失水FL＝6～8ml控制范围之内。
其中，API失水表示滤失性的强弱，评价钻井液滤液进入地层的速率及钻井液对地层可能造成的影响，它的单位是ml、符号是FL。
该低氯离子浓度的钻井液从源头上减少含氯化工的加入，满足环保少生成的要求。同时在钻井液由清水聚合物钻井液转化为低氯离子浓度的钻井液时不加氯化钠、氯化钾和其它高含氯化工原料，加大沥青类降失水剂含量，改善泥饼质量，提高钻井液的护壁封堵能力。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述清水聚合物原浆、烧碱、聚阴离子纤维素、超细目碳酸钙、硅氟降失水剂、磺化沥青粉、重晶石的质量比为1000:2:2:3:2:15。所述超细目碳酸钙的目数为1000～1500目。所述磺化沥青粉可由钻井液用降滤失剂或有机乳化沥青粉替代，钻井液用降滤失剂型号为G309，有机乳化沥青粉型号为SFT；其中，清水聚合物原浆由聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、清水按质量比2:3:1000组成。
实施例3：
在实施例1基础上，本实施例提供了一种低氯离子浓度的钻井液由以下组分按下述质量比进行配制，清水聚合物原浆：烧碱：聚阴离子纤维素(简称PAC):超细目碳酸钙(型号为ZDS):硅氟降失水剂(型号为SF):磺化沥青粉(型号为FT342):重晶石＝1000：2：2：3：2：10，性能控制:ρ＝1.06～1.15g/cm3、T＝36～40s、FL＝6～8ml；其中清水聚合物原浆是由聚丙烯酰胺(简称PAM)、聚丙烯酸钾(简称K-PAM)、清水组分按下述质量比进行配制：PAM:K-PAM:清水＝2：3：1000。
实施例4：
在实施例1基础上，本实施例提供了一种低氯离子浓度的钻井液由以下组分按下述质量比进行配制，清水聚合物原浆：烧碱：PAC：ZDS：SF：FT342：重晶石＝1000：3：3：4：3：20，性能控制:ρ＝1.06～1.15g/cm3、T＝36～40s、FL＝6～8ml；其中，清水聚合物原浆是由PAM、K-PAM、清水组分按下述质量比进行配制，PAM:K-PAM:清水＝2：3：1000。
该低氯离子浓度的钻井液制备方法，包括如下步骤：
1)按配方质量比计算准备试剂，清水聚合物原浆：烧碱：聚阴离子纤维素(简称PAC):超细目碳酸钙(型号为ZDS):硅氟降失水剂(型号为SF):磺化沥青粉(型号为FT342):重晶石＝1000：3：3：4：3：20。
2)按步骤1)中配方比例在清水聚合物原浆中循环周依次加入烧碱、PAC、ZDS、SF、FT342充分混匀8小时后，再加入重晶石循环均匀。
3)检测钻井液的性能，通过调整配方比例使钻井液的密度ρ＝1.06～1.10g/cm3、漏斗粘度T＝36～40s、API失水FL＝6～8ml控制范围之内。
其中，钻井液中各组分使用电动配浆漏斗添加，其排量为50L/s。
实施例5：
对实施例4制得的低氯离子浓度的钻井液在合水庄30井区30652庄平20-4井试验，得到试验技术指标如表1所示。
另外，对30652完井水平井使用该低氯离子浓度的钻井液前后井径扩大率进行检测，固平41-56井使用无线测井，没有测井径；试验结果如图1所示。
由图1的井径数据看，使用本发明的低氯离子浓度的钻井液的井壁稳定性比目前使用的复合盐型钻井液好。
对30652的部分井段摩阻在使用本发明低氯离子浓度的钻井液前后进行试验检测，得到结果如图2所示。
由图2可以看出，相比试验前，使用本发明低氯离子浓度的钻井液后斜井段摩阻小5-10吨，水平段摩阻小10-15吨。
表1：
实施例6：
对实施例4制得的低氯离子浓度的钻井液在马岭区块40591西平230-43井试验，得到试验技术指标如表2所示。
表2：
另外，对40591的部分井段摩阻在使用本发明低氯离子浓度的钻井液前后进行试验检测，得到结果如图3所示。
由图3可以看出，使用本发明低氯离子浓度的钻井液后摩阻明显减小。
实施例7：
本实施例提供了低氯离子浓度的钻井液应用于不同井，对使用本发明的低氯离子浓度的钻井液的井的斜井段和水平段性能进行测试，结果分别如表3和表4所示。
表3：
表4：
由表3和表4可知，使用本发明提供的低氯离子浓度的钻井液的井的斜井段和水平段性能稳定。
另外，对部分井中生产水、本发明的钻井液、完井液以及目前使用的复合盐钻井液中氯离子含量进行检测，结果如表5所示。
表5：
而对于标准饮用水中氯离子含量为100mg/cm3,一般饮用水中氯离子含量为250mg/cm3，工业污水中氯离子含量为1000mg/cm3；由表5可以看出，本发明的钻井液氯离子浓度明显低于目前使用的复合盐钻井液中氯离子浓度。
本发明应用于鄂尔多斯盆地油井水平井钻进过程中，主要针对该区块钻井液中氯离子含量高不符合未来环保越来越高的要求，转化钻井液通过提高密度达到防塌要求，加大沥青类降失水剂含量，改善泥饼质量，提高钻井液的护壁封堵能力，低粘切使性能连续稳定，因此该体系在鄂尔多斯盆地油井水平井有很好的市场应用前景。
综上所述，本发明提供的这种低氯离子浓度的钻井液有效的减少钻井液中氯离子含量的生成与排放，降低摩阻和扭矩；提高了机械钻速，降低钻井液成本，保证了井下安全。
上述实施例中的聚丙烯酰胺(简称PAM)、聚丙烯酸钾(简称K-PAM)、钻井液用防塌润滑剂磺化沥青粉(型号FT342)购自西安长庆化工集团咸阳石化有限公司，厂址：陕西省礼泉县建设路北段；烧碱(NaOH)购自宁夏金星元化工集团公司，厂址：青铜峡市青铜峡镇；聚阴离子纤维素(简称PAC)购自西安长庆化工集团咸阳石化有限公司，厂址：陕西省礼泉县建设路北段；硅氟降失水剂(型号SF)购自河北硅谷化工有限公司，厂址：河北省永年县广府硅谷科技园；超细目碳酸钙(型号ZDS)购自成都得道实业有限公司，厂址：成都市高新区新园片区；实施例中的化学原料也可以从市场直接购得。
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 (6)

1.一种低氯离子浓度的钻井液，其特征在于：由如下组分按质量比计：清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20，其中，清水聚合物原浆由聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、清水按质量比2:3:1000组成。
2.如权利要求1所述的低氯离子浓度的钻井液，其特征在于：所述清水聚合物原浆、烧碱、聚阴离子纤维素、超细目碳酸钙、硅氟降失水剂、磺化沥青粉、重晶石的质量比为1000:2:2:3:2:15。
3.如权利要求1所述的低氯离子浓度的钻井液，其特征在于：所述超细目碳酸钙的目数为1000～1500目。
4.如权利要求1所述的低氯离子浓度的钻井液，其特征在于：所述磺化沥青粉由钻井液用降滤失剂或有机乳化沥青粉替代。
5.一种如权利要求1所述的低氯离子浓度的钻井液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)按配方质量比计算准备试剂，清水聚合物原浆:烧碱:聚阴离子纤维素:超细目碳酸钙:硅氟降失水剂:磺化沥青粉:重晶石＝1000:2～3:2～3:3～4:2～3:10～20；
2)按步骤1)中配方比例在清水聚合物原浆中循环周依次加入烧碱、聚阴离子纤维素、超细目碳酸钙、硅氟降失水剂、磺化沥青粉充分混匀8小时后，再加入重晶石循环均匀；
3)检测钻井液的性能，通过调整配方比例使钻井液的密度ρ＝1.06～1.10g/cm3、漏斗粘度T＝36～40s、API失水FL＝6～8ml控制范围之内。
6.如权利要求5所述的低氯离子浓度的钻井液的制备方法，其特征在于：所述钻井液中各组分使用电动配浆漏斗添加，其排量为50L/s。
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