CN104650830A - 一种抗高温高密度有机盐钻井液 - Google Patents

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Abstract

一种抗高温高密度有机盐钻井液，组成及重量比为：100份水、2-4份钠基膨润土、8-16份抗高温磺化类降滤失剂、2-4份磺化沥青、2-4份润滑剂、10-30份有机盐、0.2-0.8份pH调节剂、120-280份加重剂、0.2-1.0份交联抑制剂、0.5-1.0份乳化剂、15-25份无机盐。本发明提供的抗高温高密度有机盐钻井液抗温能力达180℃以上；能够抗30%岩屑或3%CaSO4·2H2O污染，是能够在超深井盐膏层等复杂井钻井中使用的高密度钻井液，具有较低的固相含量和良好的流变性，能够克服普通深井钻井液抗温抗盐能力有限、易高温增稠引起流变性难以控制，维护周期频繁等难题；同时有机盐的加入能够提高体系的抑制性，有利于井壁稳定。

Description

一种抗高温高密度有机盐钻井液
技术领域
本发明涉及石油钻井工程用钻井液，尤其涉及一种高压、高含硫地层的深井钻井用抗高温高密度有机盐钻井液。 
背景技术
随着勘探技术的发展，钻井难度越来越大，地质情况越来越复杂，存在着高压、高温、高盐等带来的技术难题。目前使用的深井钻井液体系在高温高密度条件下会出现流动性变差、润滑防卡能力差、抑制性不足等缺点。有机盐钻井液以其低固相、抑制性强、流动性好等优点在现场取得了成功应用，但有机盐钻井液体系也存在一些不足之处，如高温高密度条件下固相含量高、自由水相少、悬浮能力不足易沉降、抗污染能力差、流变性差、成本高等缺陷。因此，研发一种高流动性好、抗污染能力强的抗高温高密度有机盐钻井液体系具有重大意义。 
发明内容
本发明的目的在于为解决上述技术难题，提供一种抗高温高密度有机盐钻井液，通过添加有机盐，得到一种抗高温能力强、抗污染能力强且具有优良流变性的钻井液，并克服了成本高的缺点。 
本发明是通过以下技术方案来实现上述技术目的的： 
一种抗高温高密度有机盐钻井液，其组成及重量百分比为：100份水、2-4份钠基膨润土、8-16份抗高温磺化类降滤失剂、2-4份磺化沥青、2-4份润滑剂、10-30份有机盐、0.2-0.8份pH调节剂、120-280份加重剂、0.2-1.0份交联抑制剂、0.5-1.0份乳化剂、15-25份无机盐。
所述的抗高温磺化类降滤失剂包括磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂和磺甲基腐殖酸铬，三者的重量比为4-8：2-4：2-4； 
所述的磺化沥青软化点为160℃-200℃，具有封堵降失水及润滑效果，可改善泥饼质量，获得良好的封堵降滤失效果；
所述的润滑剂为抗高温白油润滑剂，作用是在高固相钻井液中增强体系的润滑能力，防止粘卡；
所述的有机盐为工业用甲酸钾，且甲酸钾含量在97%以上，甲酸钾在水中的溶解度达150%，可做水溶性加重剂，从而有效减少高密度钻井液中的固相含量，达到改善流变性能的目的；
所述的pH调节剂为氢氧化钠。添加pH调节剂后，钻井液体系的pH为9-10；
所述的乳化剂为SP80，作用是可对沥青类处理剂有很好的乳化性能，提高体系的封堵能力，提高处理剂的高温稳定性，还可增强体系的润滑性；
所述的交联抑制剂为焦亚硫酸钠和三聚甲醛，二者的质量比为6:1，其作用是通过与磺化处理剂上引起高温交联的活性基团羟甲基发生反应，增强磺化处理剂的亲水性，来达到抑制高温交联的目的；
所述的无机盐为氯化钠和氯化钾，二者的质量比为15-25:5-7；
所述的加重剂为重晶石、铁矿石；所采用的重晶石粉的密度在4.20g/cm3以上，纯度在95%以上；所采用的铁矿石粉的密度在4.80 g/cm3以上；可单独使用重晶石，也可二者复配使用；复配使用时，重晶石和铁矿石比例为1:2-3；根据钻井液的密度要求决定加重剂的加量。
本发明所述的抗高温高密度有机盐钻井液与现有钻井液相比具有以下优点： 
本发明提供的抗高温高密度有机盐钻井液抗温能力达180℃以上；能够抗30%岩屑  或3%CaSO4·2H2O污染，是能够在超深井盐膏层等复杂井钻井中使用的高密度钻井液，具有较低的固相含量和良好的流变性，能够克服普通深井钻井液抗温抗盐能力有限、易高温增稠引起流变性难以控制，维护周期频繁等难题；同时有机盐的加入能够提高体系的抑制性，有利于井壁稳定。本发明提供的抗高温高密度有机盐钻井液适用于深井高压、高含硫地层石油钻井，是一种性能良好的抗高温、抗污染能力的钻井液。
具体实施方式
为了对本发明有更深入的理解，下面结合实施例对本发明做进一步说明。 
实施例1： 
本实施例提供了一种密度为2.50g/cm3抗高温180℃的抗高温高密度有机盐钻井液，其中各组分的重量百分比为：
水100份、钠基膨润土2份、抗高温磺化类降滤失剂12份（磺甲基酚醛树脂：磺化褐煤树脂：磺甲基腐殖酸铬=2:1:1）、磺化沥青（软化点为180℃）3份、润滑剂2份、有机盐15份、交联抑制剂0.6份、pH调节剂1份、乳化剂0.5份、无机盐25份（NaCl： KCl=18：7），最后添加加重剂（重晶石粉和铁矿石粉比例为1：3）将钻井液体系的密度调整至2.50g/ cm3。
制备过程如下： 
将400ml水放入高搅杯中，边搅拌边加入钠基膨润土，继续搅拌20分钟后，停止搅拌，密闭养护24小时以上得到预水化膨润土浆；
在转速为10000-12000转/分的高速搅拌状态下，向预水化膨润土浆中按照上述比例依次加入pH调节剂、抗高温磺化类降滤失剂、交联抑制剂、乳化剂、磺化沥青、润滑剂，每加入一种材料搅拌20-40分钟，充分搅拌后加入无机盐、有机盐，高速搅拌20-40分钟后，最后加入加重剂，充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度有机盐钻井液。
实施例2： 
本实施例提供了一种密度为2.30g/cm3抗高温180℃的抗高温高密度有机盐钻井液，其中各组分的重量百分比为：
水100份、钠基膨润土2份、抗高温磺化类降滤失剂12份（磺甲基酚醛树脂：磺化褐煤树脂：磺甲基腐殖酸铬=2:1:1）、磺化沥青（软化点为180℃）3份、润滑剂2份、有机盐15份、交联抑制剂0.3份、pH调节剂1份、乳化剂0.5份、无机盐25份（NaCl： KCl=18：7），最后添加加重剂（重晶石粉和铁矿石粉比例为1：2）将钻井液体系的密度调整至2.50g/ cm3。
对比例： 
和本发明提供的实施例2进行实验对比的对比例是现场常用的饱和盐水聚磺钻井液体系，其中各组分的重量百分比为：
水100份、钠基膨润土2份、抗高温磺化类降滤失剂12份（磺甲基酚醛树脂：磺化褐煤树脂：磺甲基腐殖酸铬=2:1:1）、磺化沥青（软化点为180℃）3份、润滑剂2份、pH调节剂1份、乳化剂0.5份、无机盐29份（NaCl： KCl=22：7），最后加入重晶石粉将钻井液体系的密度调整至2.30g/ cm3。
将实施例2和对比例分别在180℃热滚16小时后，按照水基钻井液测试程序(GB/T 16783-1997)分别测得对比性能，实验数据见表1。 
表1 抗高温高密度有机盐钻井液的常规性能评价(180℃×16h) 
  从表1的对比实验数据可以看出，实施例2提供的抗高温高密度有机盐钻井液流变性合理，和对比例相比，表观粘度、塑性粘度和动切力均有大幅度的降低，为后期流型调整留下了较大的空间，且高温高压失水较小，有利于井壁稳定。
2、为了检验本发明所提供的抗高温高密度有机盐钻井液的抗污染能力，分别向实施例1所述的钻井液中加入重量百分比的20%岩屑、30%岩屑、2%CaSO4·2H2O、3%CaSO4·2H2O，并在180℃热滚16小时后进行性能测试，实验结果见表2。 
表2 抗高温高密度有机盐钻井液的抗污染能力评价(180℃×16h) 
 由表2中实验数据可以看出，本发明提供的抗高温高密度有机盐钻井液的抗岩屑污染能力和抗石膏污染能力均较强，抗岩屑污染至30%，仍然具有良好的流变性；在石膏加量达3%时，高温高压失水依旧保持在10ml以下，这表明该体系具有较强的稳定性，抗岩屑污染和抗石膏污染能力强，完全能够满足现场要求。

Claims (7)

1.一种抗高温高密度有机盐钻井液，其特征在于包括下列重量份的组分：100份水、2-4份钠基膨润土、8-16份抗高温磺化类降滤失剂、2-4份磺化沥青、2-4份润滑剂、10-30份有机盐、0.2-0.8份pH调节剂、120-280份加重剂、0.2-1.0份交联抑制剂、0.5-1.0份乳化剂、15-25份无机盐。
2.根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的抗高温磺化类降滤失剂包括磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂和磺甲基腐殖酸铬，三者的重量比为4-8：2-4：2-4；
根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的磺化沥青软化点为160℃-200℃。
3.根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的润滑剂为抗高温白油润滑剂。
4.根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的有机盐为工业用甲酸钾，且甲酸钾含量在97%以上。
5.根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的pH调节剂为氢氧化钠。
6.根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的乳化剂为SP80。
7.根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的交联抑制剂为焦亚硫酸钠和三聚甲醛，二者的质量比为6:1，
根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的无机盐为氯化钠和氯化钾，二者的质量比为15-25:5-7；
根据权利要求1所述的抗高温高密度有机盐钻井液，其特征是，所述的加重剂为重晶石、铁矿石的一种或两种复配；其中，重晶石粉的密度在4.20g/cm3以上，纯度在95%以上；铁矿石粉的密度在4.80 g/cm3以上；两种复配比例为1:2-3。
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