CN105176502B - 超高密度过饱和盐水钻井液 - Google Patents

超高密度过饱和盐水钻井液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高密度过饱和盐水钻井液，由碱度调节剂、降滤失剂、井壁稳定剂、流型调节剂、甲酸钾、粉状可溶盐、超微加重剂、重晶石和水相组成；本发明的钻井液能有效抑制盐膏层蠕变、盐溶和泥岩水化膨胀，且在超高密度情况下，具有较好的流变性。

Description

超高密度过饱和盐水钻井液
技术领域
本发明涉及石油钻井工程领域所用的一种钻井液，具体地指一种超高密度过饱和盐水钻井液。
背景技术
钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。其主要具有携带和悬浮岩屑、稳定井壁和平衡地层压力、冷却和润滑钻具、传递水动力、保护油气层等作用，是钻井工程技术的重要组成部分。油基钻井液是指由油作为连续相，水、固相和油溶性化学处理剂组成的钻井液体系；水基钻井液是由膨润土、水(或盐水)、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多相分散体系。
在盐膏层的钻井过程中我们多采用高密度饱和盐水钻井液，其具有很强的抑制性，并具有很好的抗盐侵、钙侵和抗高温的能力，以及对地层损害小等特点，特别适于钻穿埋藏较深、厚盐层及岩性复杂的复合盐层。随着勘探开发事业的进行，盐膏层水平井是目前最好提高油气产量和采收率的方式，在盐膏层钻水平井开采过程中出现了很多亟待解决的问题。为了防止盐膏层定向造斜带来的各向异性的蠕变，钻井液就必须具有更高的密度，并且在超高密度情况下，要具有较好的流变性，粘度易于控制；在建立饱和溶液后，应尽量减少再溶入盐膏层中盐的能力。这些要求给盐膏层钻井，尤其是盐膏层定向井的钻井液带来了极大的挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种超高密度过饱和盐水钻井液，该钻井液能有效抑制盐膏层蠕变、盐溶和泥岩水化膨胀，且在超高密度情况下，具有较好的流变性，是一套适合盐膏层水平井钻井的超高密度过饱和盐水钻井液体系。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种超高密度过饱和盐水钻井液，由碱度调节剂、降滤失剂、井壁稳定剂、流型调节剂、甲酸钾、粉状可溶盐、超微加重剂、重晶石和水相组成；其中，上述物质以水相体积的百分比为基准计，碱度调节剂：0.1～0.5％、降滤失剂：1.0～3.0％、井壁稳定剂：0.5～2.0％、流型调节剂：0.1～2.0％、甲酸钾：100～200％、粉状可溶盐：5.0～8.0％、超微加重剂：5～20％、重晶石：300～500％；
所述水相为淡水或海水；所述碱度调节剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾和氢氧化钾中任意一种或几种；所述降滤失剂为磺化酚醛树脂、腐植酸多元共聚物和改性淀粉中任意一种或几种；所述井壁稳定剂为磺化沥青和磺化褐煤树脂中任意一种或几种；
所述流型调节剂为黄原胶、瓜胶、田菁胶、香豆胶、皂角胶、塔拉胶、磺化单宁和磺化褐煤中任意一种或几种；所述粉状可溶盐为氯化钠、氯化钾和甲酸钠中任意一种或几种；所述超微加重剂为铁矿粉和四氧化三锰中任意一种或几种。
所述粉状可溶盐的粒径为200目、400目、800目或1200目。
所述超微加重剂的粒径为1200目、2000目、3000目或5000目。
所述过饱和盐水的配制方法为：在饱和盐水的基础上，再继续加入粉状可溶盐，使粉状可溶盐在饱和盐水中达到悬浮状态，而不溶解，整个溶液属过饱和状态。
再进一步地，所述重晶石粒径为250目，密度大于4.30g/cm3。
再进一步地，所述钻井液由0.25％的碱度调节剂、3.0％的降滤失剂、1.5％的井壁稳定剂、1.5％的流型调节剂、150％的甲酸钾、5％的粉状可溶盐、10％的超微加重剂、360％的重晶石和100％淡水组成；所述粉状可溶盐的粒径为800目；所述超微加重剂的粒径为2000目。
再进一步地，所述钻井液由0.3％的碱度调节剂、3.0％的降滤失剂、1.5％的井壁稳定剂、1.5％的流型调节剂、150％的甲酸钾、6％的粉状可溶盐、10％的超微加重剂、400％的重晶石和100％淡水组成；所述粉状可溶盐的粒径为400目；所述超微加重剂的粒径为3000目。
再进一步地，所述钻井液由0.2％的碱度调节剂、3.0％的降滤失剂、1.0％的井壁稳定剂、1.0％的流型调节剂、150％的甲酸钾、5％的粉状可溶盐、10％的超微加重剂、400％的重晶石和100％淡水组成；所述粉状可溶盐的粒径为200目；所述超微加重剂的粒径为1200目。
本发明中超高密度过饱和盐水钻井液的制备方法属于现有技术，相互混合制备得到钻井液。
本发明的发明原理：
本发明在饱和盐水的基础上，再继续加入粉状可溶盐，使粉状可溶盐在饱和盐水中达到悬浮状态，而不溶解，整个溶液属过饱和状态，这样就能够有效的防止地层中的盐溶入钻井液中而造成井壁失稳，而为了达到更高的密度，单独采用重晶石加重会使钻井液粘度急剧升高，无法控制，引入超微加重剂，提高钻井液密度的同时，改善钻井液流变性，从而实现过饱和超高密度钻井液的配制及应用。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的钻井液能有效抑制盐膏层蠕变、盐溶和泥岩水化膨胀，以保证井眼的稳定；
2)本发明的钻井液在超高密度情况下，具有较好的流变性，粘度易于控制；
3)本发明的钻井液建立过饱和溶液后，钻井液体系在升至地层温度后，无法继续溶入可溶盐，从而解决定向井钻进时井壁可溶岩盐溶入钻井液，造成井眼轨迹模糊的问题；
5)本发明的钻井液具有良好的抗盐、抗钙、抗钻屑侵的能力、润滑性和抑制钻井液中盐重结晶的能力；
6)本发明的钻井液在高温高压下仍具有较低的滤失量，能形成薄而韧、压缩性好的泥饼；
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
一种超高密度过饱和盐水钻井液，由碱度调节剂、降滤失剂、井壁稳定剂、流型调节剂、甲酸钾、粉状可溶盐、超微加重剂、重晶石和水相组成；其中，上述物质以水相体积的百分比为基准计，碱度调节剂：0.1～0.5％、降滤失剂：1.0～3.0％、井壁稳定剂：0.5～2.0％、流型调节剂：0.1～2.0％、甲酸钾：100～200％、粉状可溶盐：5.0～8.0％、超微加重剂：5～20％、重晶石300～500％；
所述水相为淡水或海水；所述碱度调节剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾和氢氧化钾中任意一种或几种；所述降滤失剂为磺化酚醛树脂、腐植酸多元共聚物和改性淀粉中任意一种或几种；所述井壁稳定剂为磺化沥青和磺化褐煤树脂中任意一种或几种；
所述流型调节剂为黄原胶、瓜胶、田菁胶、香豆胶、皂角胶、塔拉胶、磺化单宁和磺化褐煤中任意一种或几种；所述粉状可溶盐为氯化钠、氯化钾和甲酸钠中任意一种或几种；所述超微加重剂为铁矿粉和四氧化三锰中任意一种或几种。
粉状可溶盐的粒径为200目、400目、800目或1200目；超微加重剂的粒径为1200目、2000目、3000目或5000目；所述重晶石粒径为250目，密度大于4.30g/cm3。
所述过饱和盐水的配制方法为：在饱和盐水的基础上，再继续加入粉状可溶盐，使粉状可溶盐在饱和盐水中达到悬浮状态，而不溶解，整个溶液属过饱和状态。
结合上述的钻井液配方的范围和具体实际情况，设定具体实施配方如下表1：
将8个实施例的配方制备得到钻井液与以下对比例的性能进行对比如下表2所示：
将8个实施例的配方制备得到钻井液与以下对比例的性能进行对比如下表2所示：
对比例1：淡水+0.1％氢氧化钠+0.3％碳酸钠+0.2％聚丙烯酰胺+0.2％聚阴离子纤维素+2.0％改性淀粉+1.0％磺化沥青+5％KCl+370％重晶石；
对比例2：淡水+0.1％氢氧化钠+0.3％碳酸钠+0.2％聚丙烯酰胺+0.2％聚阴离子纤维素+2.0％改性淀粉+1.0％磺化沥青+5％KCl+430％重晶石；
对比例3：淡水+0.1％氢氧化钠+0.3％碳酸钠+0.2％聚丙烯酰胺+0.2％聚阴离子纤维素+0.1％黄原胶+2.0％改性淀粉+1.0％磺化沥青+1％磺化单宁+5％KCl+430％重晶石；
表2超高密度过饱和盐水钻井液性能
体系 ρ AV PV YP Φ6/Φ3 FLAPI FLHTHP
实施例1 2.50 54 45 9 5/4 3.4 7.9
实施例2 2.60 74 63 11 10/9 3.0 8.2
实施例3 2.60 77 65 12 12/11 2.9 7.6
实施例4 2.60 71 61 10 10/9 2.6 8.0
实施例5 2.60 70 60 10 10/9 2.8 7.6
实施例6 2.60 75 64 11 11/10 3.2 8.4
实施例7 2.60 74 63 11 11/10 3.3 8.6
实施例8 2.60 68 59 9 8/7 2.6 7.2
对比例1 2.50 99 84 15 9/7 4.3 14.2
对比例2 2.60 146 115 31 20/18 4.6 15.2
对比例3 2.60 125 110 15 14/12 3.6 13.2
注：
ρ：钻井液密度，g/cm3
AV：钻井液表观粘度，mPa·s
PV：钻井液塑性粘度，mPa·s
YP：钻井液动切力，Pa
FLAPI：钻井液的中压失水，ml
FLHTHP：钻井液的高温高压失水，ml
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种超高密度过饱和盐水钻井液，其特征在在于：由碱度调节剂、降滤失剂、井壁稳定剂、流型调节剂、甲酸钾、粉状可溶盐、超微加重剂、重晶石和水相组成；其中，上述物质以水相体积的百分比为基准计，碱度调节剂：0.1～0.5％、降滤失剂：1.0～3.0％、井壁稳定剂：0.5～2.0％、流型调节剂：0.1～2.0％、甲酸钾：100～200％、粉状可溶盐：5.0～8.0％、超微加重剂：5～20％、重晶石：300～500％；
所述水相为淡水或海水；所述碱度调节剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾和氢氧化钾中任意一种或几种；所述降滤失剂为磺化酚醛树脂、腐植酸多元共聚物和改性淀粉中任意一种或几种；所述井壁稳定剂为磺化沥青和磺化褐煤树脂中任意一种或几种；
所述流型调节剂为黄原胶、瓜胶、田菁胶、香豆胶、皂角胶、塔拉胶、磺化单宁和磺化褐煤中任意一种或几种；所述粉状可溶盐选自氯化钠、氯化钾和甲酸钠；所述超微加重剂为铁矿粉和四氧化三锰中任意一种或几种；
所述粉状可溶盐的粒径为200目、400目、800目或1200目；所述超微加重剂的粒径为1200目、2000目、3000目或5000目；
所述过饱和盐水的配制方法为：在饱和盐水的基础上，再继续加入粉状可溶盐，使粉状可溶盐在饱和盐水中达到悬浮状态，而不溶解，整个溶液属过饱和状态。
2.根据权利要求1所述超高密度过饱和盐水钻井液，其特征在在于：所述重晶石粒径为250目，密度大于4.30g/cm3。
3.根据权利要求2所述超高密度过饱和盐水钻井液，其特征在在于：所述钻井液由0.25％的碱度调节剂、3.0％的降滤失剂、1.5％的井壁稳定剂、1.5％的流型调节剂、150％的甲酸钾、5％的粉状可溶盐、10％的超微加重剂、360％的重晶石和100％淡水组成；所述粉状可溶盐的粒径为800目；所述超微加重剂的粒径为2000目。
4.根据权利要求2所述超高密度过饱和盐水钻井液，其特征在在于：所述钻井液由0.3％的碱度调节剂、3.0％的降滤失剂、1.5％的井壁稳定剂、1.5％的流型调节剂、150％的甲酸钾、6％的粉状可溶盐、10％的超微加重剂、400％的重晶石和100％淡水组成；所述粉状可溶盐的粒径为400目；所述超微加重剂的粒径为3000目。
5.根据权利要求2所述超高密度过饱和盐水钻井液，其特征在在于：所述钻井液由0.2％的碱度调节剂、3.0％的降滤失剂、1.0％的井壁稳定剂、1.0％的流型调节剂、150％的甲酸钾、5％的粉状可溶盐、10％的超微加重剂、400％的重晶石和100％淡水组成；所述粉状可溶盐的粒径为200目；所述超微加重剂的粒径为1200目。
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