CN105349121A - 一种深井用低滤失耐高温水基钻井液 - Google Patents

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潘一
王世栋
杨双春
苏洁
王璐
张亮
张秋实
唐佳斌
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Abstract

本发明公布了一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成。该钻井液配方具有较强的高温稳定性、较好的流变性、高温高压降滤失性及抑制性，抗土壤、Ca2+及盐等污染能力良好，能够保证钻井顺利进行。

Description

一种深井用低滤失耐高温水基钻井液
技术领域
本发明涉及一种水基钻井液，尤其涉及一种深井用低滤失耐高温水基钻井液。
背景技术
随着井深深度的加深，深井在能够钻探到更多石油天然气的同时，井底温度也明显的增高，很多深井钻探温度能够达到、甚至超过200℃。储层的地质结构复杂多变，温度升高，岩体性质以及周边压力明显变化，会导致许多情况，比如伴有盐水的超高压储层，盐膏状的复杂储层。用普通的钻井液常常无法控制钻井液在温度升高出现的固相升高、矿化度升高、钻井液性能变化、滤失量失稳过高等问题。而井壁失稳、卡钻断钻、钻井液渗漏、储层蠕变等状况也屡见不鲜，给钻探工作带来了很大的影响，使之效率降低且费用增高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液具有在高温高压下性能稳定、低固化且流变性、良好的降滤失性、较好的润滑及剪切稀释性、对于各种可溶性盐的抵抗性良好、抗污染性良好、适合在深井中使用。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂＝350-450:10-20:8-15:10-20：5-10:2-6:10-20。
所述的清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂的优选重量份数比为，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂＝400:16:12:16：8:4:15。
所述的抑制剂为两性离子聚合物强包被剂PA367；降黏剂为两性木质素类降粘剂ALSGC；PH值调节剂为NaOH；加重剂为重晶石。
所述的降滤失剂的制备方法包括下述步骤：
将8份褐煤树脂、2份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、0.1份氢氧化钠以及水100份放入烧杯中，充分搅拌，待溶液全部溶解时，加入0.9份甲醛及0.1份氢氧化钠，继续充分搅拌后加入经过水溶后的0.1份过硫酸钾及0.1份亚硫酸钠进行引发，保持120℃，持续搅拌3h。反应产物在110℃条件下烘干，完全烘干后进行粉碎，得到聚合物降滤失剂SJ-1。
本发明具有以下优点：研制的深井用低滤失耐高温水基钻井液，在抗高温高压水基钻井液在160℃下热滚36h后，AV、YP变化幅度均不大，具有良好的热稳定性及流变性；常温常压下FLAPI为2.0ml，在经过230℃热滚16小时后，FLAPI的数值为3.9ml，FLHTHP能够控制到14.5ml，钻井液配方降滤失性良好；抗土壤、抗Ca2+、抗盐等污染能力良好；滚动回收率为87.9％，页岩膨胀量升幅并不明显。说明钻井液体系抑制岩石膨胀性能良好，能够保证井壁的稳定性，使钻井可以快速而安全的进行。
附图说明
图1为岩样与深井用低滤失耐高温水基钻井液热滚前后的页岩膨胀量变化曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明：
实施例1
1.SJ-1降滤失剂的制备方法
将8份褐煤树脂、2份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、0.1份氢氧化钠以及水100份放入烧杯中，充分搅拌，待溶液全部溶解时，加入0.9份甲醛及0.1份氢氧化钠，继续充分搅拌后加入经过水溶后的0.1份过硫酸钾及0.1份亚硫酸钠进行引发，保持120℃，持续搅拌3h。反应产物在110℃条件下烘干，完全烘干后进行粉碎，得到聚合物降滤失剂SJ-1。
2.深井用低滤失耐高温水基钻井液的制备方法与基本流变参数测量
(1)其制备方法如下：
1)首先称取清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂。
2)在容器中加入400ml清水，在10000r/min转速条件下，再依次加入，占400ml清水质量的4％膨润土、3％两性离子聚合物强包被剂PA367、4％SJ-1+3％两性木质素类降粘剂ALSGC、1％NaOH、重晶石(加重至1.3g/cm3)，充分搅拌后即得到深井用低滤失耐高温水基钻井液。
(2)基本流变参数的测量见表1。
基浆为400ml清水+4％膨润土+3％两性离子聚合物强包被剂PA367+4％SJ-1+3％两性木质素类降粘剂ALSGC+1％NaOH+重晶石(加重至1.3g/cm3)；基浆在230℃热滚36h后，其PV、YP值变化很小且具有一定粘度及切力，满足高温流变性要求。
3.热稳定性能评价见表2。
基浆在230℃热滚72h后，其PV、YP变化很小，230℃热滚72h比230℃热滚16h后的FLHTHP仅增大3ml，这说明该基浆在230℃高温下，体系热稳定良好。
4.抗污染能力性能评价见表3。
当基浆中加入不同量的劣土后，钻井液各数值未发生明显增大或减小的现象，经230℃热滚16h老化后，钻井液的PV、YP、初切力、终切力、FLAPI、FLHTHP均变化不大，较之与实验配浆各项性能差别很小，这说明基浆具有较强的抗土壤污染性能，可以达到15％。
5.抗Ca2+污染能力性能评价见表4。
当基浆中加0.3％CaCl2后，钻井液粘度有所下降，滤失量有所增高，但改变均不明显。经230℃热滚16h老化后，钻井液的各项数值均变化不大，这说明基浆具有较强的抗Ca2+污染性能，可以达到0.3％。
6.抗盐污染能力性能评价见表5。
当基浆中加0.3％CaCl2后，钻井液粘度有所下降，滤失量有所增高，但改变均不明显。经230℃热滚16h老化后，钻井液的各项数值均变化不大，这说明基浆具有较强的抗盐污染性能，可以达到5％。
7.滚动回收率见表6。
在清水中岩石的回收率仅为9.53％，而在新配制的水基钻井液中滚动回收率提高到87.9％，较清水有很大提高哦。这说明该钻井液能够很好的抑制页岩水化分散，抑制性满足设计要求。
8.页岩膨胀性实验见图1。
根据钻井液侵入页岩后会慢慢发生膨胀，经80℃热滚16h老化后，膨胀量从0.22mm升至热滚后的0.41mm，膨胀率虽略有增加，但增幅不明显。通过以上数据得出该钻井液体系抑制页岩膨胀性能良好，能够保证井壁的稳定性，使钻井可以快速而安全的进行。
实施例2
一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂＝400:16:12:16：8:4:15。
所述的抑制剂为两性离子聚合物强包被剂PA367；降黏剂为两性木质素类降粘剂ALSGC；PH值调节剂为NaOH；加重剂为重晶石。其它步骤同实施例1。
实施例3
一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂＝350:10:8:10：5:2:10。
所述的抑制剂为两性离子聚合物强包被剂PA367；降黏剂为两性木质素类降粘剂ALSGC；PH值调节剂为NaOH；加重剂为重晶石。其它步骤同实施例1。
实施例4
一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂＝450:20:15:20：10:6:20。
所述的抑制剂为两性离子聚合物强包被剂PA367；降黏剂为两性木质素类降粘剂ALSGC；PH值调节剂为NaOH；加重剂为重晶石。其它步骤同实施例1。
实施例5
一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂＝450:10:15:10：5:6:20。
所述的抑制剂为两性离子聚合物强包被剂PA367；降黏剂为两性木质素类降粘剂ALSGC；PH值调节剂为NaOH；加重剂为重晶石。其它步骤同实施例1。
表1流变性实验结果
表2热稳定性实验结果
表3抗土壤污染实验结果
表4抗Ca2+污染实验结果
表5抗盐污染实验结果
表6滚动回收率测试结果

Claims (4)

1.一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，其特征在于该钻井液由清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂按重量份数比制备而成，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂=350-450:10-20:8-15:10-20：5-10:2-6:10-20。
2.根据权利要求1所述的一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，其特征在于所述的清水、膨润土、抑制剂、降滤失剂、降粘剂、PH值调节剂和加重剂的优选重量份数比为，清水：膨润土：抑制剂：降滤失剂：降粘剂：PH值调节剂：加重剂=400:16:12:16：8:4:15。
3.根据权利要求1或2所述的一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，其特征在于所述的抑制剂为两性离子聚合物强包被剂PA367；降黏剂为两性木质素类降粘剂ALSGC；PH值调节剂为NaOH；加重剂为重晶石。
4.根据权利要求1或2所述的一种深井用低滤失耐高温水基钻井液，其特征在于所述的降滤失剂的制备方法包括下述步骤：
将8份褐煤树脂、2份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、0.1份氢氧化钠以及水100份放入烧杯中，充分搅拌，待溶液全部溶解时，加入0.9份甲醛及0.1份氢氧化钠，继续充分搅拌后加入经过水溶后的0.1份过硫酸钾及0.1份亚硫酸钠进行引发，保持120℃，持续搅拌3h。反应产物在110℃条件下烘干，完全烘干后进行粉碎，得到聚合物降滤失剂SJ-1。
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