CN104893690A - 一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系，按加入水的质量为100%计，以质量百分比计含有以下物质：膨润土0.5-1.5%；碳酸钠0.1-0.3%；包被剂0.1-0.3%；降滤失剂A 2-5%；降滤失剂B 1-4%；铝基聚合物1%-2%；表面活性剂0.5%-1%；封堵防塌剂1%-5%；氯化钾3%-7%；氯化钠30-35%；氢氧化钠0.1-0.5%；加重材料100%-200%。本发明所述的钻井液具有良好的抗钙能力；钻井液密度可调，最高密度达2.0gcm-3；钻井液含有高浓度氯化钠，可以有效抑制盐层的溶解。

Description

一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系
技术领域
本发明涉及油田钻井技术领域，特别是涉及一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系。
背景技术
在钻井过程中经常钻遇盐膏层、高压盐水层等含钙地层，高浓度的钙离子对常见钻井液体系破坏性较大，例如在细分散钻井液体系中加入钙盐，钙离子会连接带负电的粘土颗粒，表现为流变性变差，滤失量增加，泥饼变厚且结构松散。钙处理钻井液体系是指在对钠膨润土预先进行钙处理，并加入具有护胶能力的分散剂，最终使粘土颗粒处于适度分散状态，具有较好的抗盐、抗钙能力，但是钙处理体系钻遇高矿化度的盐水层时，仍然会破坏粘土的分散性，导致滤失量增加，不能满足钻进高矿化度高压盐水层的需求。
根据地层情况调节钻井液密度可以有效平衡地层压力，提高井壁稳定性，防止复杂情况发生。高密度钻井液含有大量重晶石、铁矿粉等加重材料，这些硬性颗粒会降低泥饼致密程度，导致滤失量增大。钠膨润土是一种良好的填充材料，可以有效提高泥饼致密程度，但对流变性影响较大，而且对高矿化度地层水敏感。因此开发一种具有良好滤失量、流变性和抗钙能力的低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液，对于安全钻进盐膏层和高压盐水层，减少井下复杂情况，提高钻井效率具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的是：针对现场复杂地层情况，开发一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系。通过减少钠膨润土的加量，使用氯化钾抑制钠膨润土的水化，降低钻井液对钙离子的敏感性，提高钻井液抗钙能力；高密度可以有效平衡高压地层的压力，稳定井壁；使用饱和盐水体系可以防止盐膏层溶解过度，形成“大肚子”井段；通过钻井液处理剂的优选及配方研究，统筹调整钻井液流变性、滤失量、抗钙等性能，满足现场钻进盐膏层和高压盐水层的需求。
具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明所涉及的低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系，按加入水的质量为100%计，以质量百分比计，含有以下物质：
膨润土                       0.5-1.5%；
碳酸钠                       0.1-0.3%；
包被剂                       0.1-0.3%；
降滤失剂A               2-5%；
降滤失剂B               1-4%；
铝基聚合物                1%-2%；
表面活性剂               0.5%-1%；
封堵防塌剂                1%-5%；
氯化钾                        3%-7%；
氯化钠                       30-35%；
氢氧化钠                   0.1-0.5%；
加重材料                    100%-200%。
其中，膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，其化学通式为：（Al2Mg3）(Si4O10)(OH)2·nH2O，具有由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构。本发明中优选使用胜利油田博友泥浆技术有限公司供应的钠膨润土。
其中，所述包被剂为聚丙烯酰胺衍生物或者两性离子聚合物中的一种或多种。本发明中优选使用聚丙烯酰胺钾盐。
其中，所述的降滤失剂A为磺酸盐共聚降滤失剂，其特点是由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）与其他烯类单体共聚而成。
本发明中优选使用山东得顺源石油科技有限公司生产的磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-1、DSP-2、小分子磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-X中的一种或多种。
其中，所述的降滤失剂B为磺化褐煤树脂SPNH。
其中，所述的铝基聚合物，是聚合氯化铝、有机酸和氢氧化钾经过多步反应而成的络合物。
本发明中优选使用山东得顺源石油科技有限公司生产的铝基聚合物DLP-1。
其中，所述的表面活性剂为司盘80（Span-80），其作用是通过与重晶石作用，改善钻井液流变性和润滑性。
其中，所述的封堵防塌剂为钻井液用沥青粉，是由天然沥青和复合表面活性剂经过处理制成的粉状沥青类处理剂，具有优良的封堵作用。
本发明中优选使用山东得顺源石油科技有限公司生产的钻井液用防塌封堵剂FF-                                                。
本发明中所述的加重材料，包括重晶石、铁矿粉、石灰石粉、四氧化三锰中的一种或多种，用于提高钻井液的密度。
本发明中所述的抗钙，主要是指钙离子对钻井液的污染，其中钙离子浓度由零至4822 mg/L，均可应用本发明所述的钻井液配方达到理想的使用效果。
本发明有益效果是：本发明通过减少钠膨润土的加量，配合使用DSP系列磺酸盐共聚物降滤失剂，提高了钻井液体系的抗钙能力，并保持较低的滤失量；钻井液密度可调，最高密度达2.0 g·cm-3，有利于平衡高压地层的压力，防止井涌和井漏，稳定井壁；钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠，可以抑制盐膏层的溶解。体系抗高温达150℃，老化前后API滤失量均小于10 mL；抑制性强，与自来水相比岩屑回收提高率达113.7%以上，岩心膨胀降低率达74.6%以上；抗劣质土污染能力强，抗钙离子污染能力达4822 mg·L-1。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利的限定。
实施例1
按照表1中实施例1的各组分的量进行称取，在高速搅拌下（11000 r/min）依次加入配制钻井液。
实施例2
按照表1中实施例2的各组分的量进行称取，在高速搅拌下（11000 r/min）依次加入配制钻井液。
实施例3
按照表1中实施例3的各组分的量进行称取，在高速搅拌下（11000 r/min）依次加入配制钻井液。
表1实施例1-3低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系配方组成
 实施例4流变性、API滤失量、高温高压滤失量的测定
对实施例1-3的钻井液体系严格按照《GB/T 16783.1-2006 石油天然气工业 钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》中的方法评价120℃老化前后的流变性和API滤失量，以及150℃、3.5MPa下的高温高压滤失量。其中测定的参数有AV（表观粘度）、PV（塑性粘度）、YP（动切力）、ρ（密度）、FLAPI（API滤失量）、FLHTHP（高温高压滤失量），测定结果见表2。
表2实施例1-3钻井液体系的流变性、滤失量、密度测定结果
从上述实施例可以看出，实施例1-3所述的钻井液体系的流变性好，API滤失量和高温高压滤失量低，具有良好的抗高温能力。
实施例5抑制性实验
选用胜利油田营722平2井泥岩岩样，经水洗、风干、粉碎、过孔径为2.00-3.20 mm筛，按照《SY/T 6335-1997 钻井液用页岩抑制剂评价方法》中的滚动实验评价方法，对实施例1-3所述的钻井液体系进行岩屑回收实验；使用膨润土压制岩心，进行岩心膨胀实验，实验数据见表3。
表3实施例1-3钻井液体系抑制性实验结果
从上述实施例可以看出，实施例1-3所述的钻井液体系具有较高的岩屑回收提高率、较低的岩心膨胀量，说明其具有较强的抑制性，可以有效控制粘土分散，有利于井壁稳定。
实施例6抗高温实验
选择实施例1制备的钻井液进行抗高温实验，按照《GB/T 16783.1-2006 石油天然气工业 钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》中的方法评价120℃、150℃老化16h前后的流变性和API滤失量，其中测定参数有AV（表观粘度）、PV（塑性粘度）、YP（动切力）、FLAPI（API滤失量），测定结果见表4。
表4实施例1钻井液体系的抗高温实验结果
从上述实施例可以看出，实施例1所述的钻井液体系经过150℃老化16h后，仍然具有较好的流变性和较低的滤失量，说明其具有良好的抗高温、抗盐能力。
实施例7抗劣质土污染实验
对实施例1制备的抗高温强抑制饱和盐水钻井液体系进行钙膨润土污染实验，按加入水的质量为100%计，以质量百分比计，分别加入2%、4%、6%、8%的钙膨润土，按照《GB/T 16783.1-2006 石油天然气工业 钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》中的方法评价120℃老化16h前后的流变性和API滤失量，其中测定参数有AV（表观粘度）、PV（塑性粘度）、YP（动切力）、FLAPI（API滤失量），测定结果见表5。
1#：实例1+2%钙膨润土；2#：实例1+4%钙膨润土；3#：实例1+6%钙膨润土；4#：实例1+8%钙膨润土。
表5实施例1钻井液体系的抗钙膨润土污染实验结果
从上述实施例可以看出，实施例1所述的钻井液体系在加入8%的钙膨润土后仍然具有可以操作的流变性能。
实施例8抗钙污染实验
对实施例1制备的抗高温强抑制饱和盐水钻井液体系进行抗钙离子污染实验，在实例1中分别加入4mL、8mL、12mL质量分数为33%的氯化钙水溶液，按照《GB/T 16783.1-2006 石油天然气工业 钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》中的方法评价120℃老化16h前后的流变性和API滤失量，其中测定参数有AV（表观粘度）、PV（塑性粘度）、YP（动切力）、FLAPI（API滤失量）、钙离子浓度，测定结果见表6。
1#：实例1+4ml 33%氯化钙水溶液；2#：实例1+8ml 33%氯化钙水溶液；3#：实例1+12ml 33%氯化钙水溶液。
表6实施例1钻井液体系的抗钙污染实验结果
从上述实施例可以看出，实施例1所述的钻井液体系抗钙离子污染达4822 mg·L-1，说明本发明优选的钻井液体系具有较强的抗钙能力。

Claims (8)

1.一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系，其特征在于，按加入水的质量为100%计，以质量百分比计，含有以下物质：
膨润土                       0.5-1.5%；
碳酸钠                       0.1-0.3%；
包被剂                       0.1-0.3%；
降滤失剂A               2-5%
降滤失剂B               1-4%；
铝基聚合物                1%-2%；
表面活性剂               0.5%-1%；
封堵防塌剂                1%-5%；
氯化钾                        3%-7%；
氯化钠                       30-35%；
氢氧化钠                   0.1-0.5%；
加重剂                       100%-200%。
2.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述包被剂为聚丙烯酰胺衍生物或者两性离子聚合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述的降滤失剂A为磺酸盐共聚降滤失剂，其特点是由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）与其他烯类单体共聚而成。
4.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述的降滤失剂B为磺化褐煤树脂SPNH。
5.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述的铝基聚合物，是聚合氯化铝、有机酸和氢氧化钾经过多步反应而成的络合物。
6.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述的表面活性剂为司盘80。
7.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述的封堵防塌剂为钻井液用沥青粉，是由天然沥青和复合表面活性剂经过处理制成的粉状沥青类处理剂，具有优良的封堵作用。
8.根据权利要求1所述的钻井液体系，其特征是：所述的加重材料，包括重晶石、铁矿粉、石灰石粉、四氧化三锰中的一种或多种。
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