CN105349124A - 一种抗高温高压的油基钻井液 - Google Patents

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付龙
张然
潘一
秦博
张秋实
荣继光
王璐
张亮
王鹏
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Abstract

本发明涉及一种抗高温高压的油基钻井液，其由自制有机土、乳化剂、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂、加重剂按重量份数比混合制备而成，配制简单，易于现场施工操作；该钻井液具有较好的流变性、降滤失性能、抗高温高压性能及较强的抑制性，从而满足钻进岩屑携带和井壁稳定的要求，并且减小发生卡钻的可能性。

Description

一种抗高温高压的油基钻井液
技术领域
本发明涉及一种油基钻井液，尤其涉及一种能够抵抗高温高压及易水化分散膨胀的钻井地层的油基钻井液，适用于页岩及高温高压井段钻井。
背景技术
油基钻井液具有优异的耐高温高压性能及润滑性能，适用于高温高压情况井、深井及超深井。随着钻遇地层的复杂化，钻进过程中对钻井液的要求愈来愈严格。相对传统水基钻井液，油基钻井液具有优良的润滑性能及抑制性能，对易水化膨胀的特殊地层和水化分散的页岩层有优异的保护作用，可以坚固井壁，保证钻进安全。虽然油基钻井液自身具有一定的优势，但也存在明显的缺陷。总体来看，一是现有油基钻井液毒性较大，对环境污染比较严重；二是现有油基钻井液的抗高温高压性能较差。
发明内容
本发明提供了一种抗高温高压的油基钻井液，该钻井液具有较好的流变性、降滤失性能、抗高温高压性能及较强的抑制性，从而满足钻进岩屑携带和井壁稳定的要求，并且减小发生卡钻的可能性。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
抗高温高压的油基钻井液，该钻井液由自制有机土、乳化剂、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂、加重剂按重量份数比混合制备而成，以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：10-20g自制有机土、10-15g乳化剂、10-15g降滤失剂、2-5g润湿剂、3-6g碱度调节剂、3-6g加重剂。
以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的优选质量份分别为：15g自制有机土、12g乳化剂、12g降滤失剂、3g润湿剂TWEEN-80、4.5g碱度调节剂、4.5g加重剂。
所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠SDBS。
所述的降滤失剂为180℃氧化沥青粉。
所述的润湿剂为TWEEN-80。
所述的加重剂为重晶石。
所述的碱度调节剂为CaO。
所述的自制有机土的制备方法包括下述步骤：准确称取1000g钠膨润土加入1000ml蒸馏水中，使用六速变频搅拌机及恒温水浴锅将溶液搅拌加热至65℃，搅拌速度控制在900转/分钟，配制成均匀的待改性的溶液；向溶液中加入占溶液质量15％的有机改性剂十二烷基三甲基溴化铵，继续在65℃的条件下对有机土表面进行覆盖改性，反应时间2h；将装有改性有机土溶液的器皿取出，冷却至室温，沉淀至分层清晰，过滤并用蒸馏水洗涤数次至中性，将对有机土表面覆盖未起作用的有机改性剂完全洗去，再用高速离心机进行离心分离，最大限度的去除洗涤过程中混入的杂质和水分；最后，将改性好的土样使用电热鼓风干燥箱在100℃条件下烘干，研磨成粉末，过100目筛网，即得100目的有机土产品HIS。
与现有技术相比，本发明提供的油基钻井液具有以下优点：
1.本发明提供的钻井液为一种油基钻井液，与传统油基钻井液相比，具有毒性较低和对环境基本无污染的优点。2.本发明提供的钻井液中的降滤失剂180℃氧化沥青粉的加入可以有效降低钻井液整体的滤失量，API滤失量可以降至3ml/30min，HTHP滤失量可以降至6ml/30min。3.相对于传统的抑制性钻井液而言，该钻井液对页岩具有更强的抑制能力，8h后页岩膨胀量为0.2mm。4.该钻井液具有良好的流变性、降滤失性能，钻井液的粘度和切力更高、抑制性更强，更适合页岩气水平井钻进，可以满足页岩钻进岩屑携带、井壁稳定等要求。
附图说明
图1为岩样与抗高温高压的油基钻井液及清水接触后的膨胀量变化曲线图。
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.抗高温高压油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：
以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的优选质量份分别为：15g自制有机土HIS、12g乳化剂、12g降滤失剂、3g润湿剂TWEEN-80、4.5g碱度调节剂、4.5g加重剂。
1)首先按照上述配比，称取5号白油、乳化剂、自制有机土、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂及加重剂。
2)在容器(泥浆杯)中加入5号白油，在10000r/min转速条件下，加热至180℃加入180℃氧化沥青粉搅拌30min，冷却至室温再按顺序加入十二烷基苯磺酸钠SDBS、自制有机土(HIS)、润湿剂(TWEEN-80)、碱度调节剂(CaO)及加重剂(重晶石)，充分搅拌后即得到抗高温高压的油基钻井液。
所述的自制有机土的制备方法包括下述步骤：准确称取1000g钠膨润土加入1000ml蒸馏水中，使用六速变频搅拌机及恒温水浴锅将溶液搅拌加热至65℃，搅拌速度控制在900转/分钟，配制成均匀的待改性的溶液；向溶液中加入占溶液质量15％的有机改性剂十二烷基三甲基溴化铵，继续在65℃的条件下对有机土表面进行覆盖改性，反应时间2h；将装有改性有机土溶液的器皿取出，冷却至室温，沉淀至分层清晰，过滤并用蒸馏水洗涤数次至中性，将对有机土表面覆盖未起作用的有机改性剂完全洗去，再用高速离心机进行离心分离，最大限度的去除洗涤过程中混入的杂质和水分；最后，将改性好的土样使用电热鼓风干燥箱在100℃条件下烘干，研磨成粉末，过100目筛网，即得100目的有机土产品HIS。
(2)基本流变参数的测量：
测量本发明中抗高温高压的油基钻井液基本性能参数，数据见表1。
由表1可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液具有良好的流变性能，塑性粘度可以达到36mPa·s以上，且动切比大于2。
2.抗高温高压油基钻井液的抗水侵及劣土侵实验
测试本发明中抗高温高压的油基钻井液抗水侵及劣土侵的性能，数据见表2及表3。
由表2可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液可以有效抵抗10％清水的侵入污染，且流变性能良好。
由表3可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液可以有效使加入量为1.5％的重晶石充分悬浮。
3.抗高温高压油基钻井液的电稳定性实验
测试本发明中抗高温高压的油基钻井液电稳定性，数据见表4。
由表4可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液在热滚前后的破乳电压均大于2000v，说明油基钻井液具有良好的电稳定性。
4.抗高温高压油基钻井液的抗温性能实验
测试本发明中抗高温高压的油基钻井液在热滚后的流变参数及滤失量，数据见表5。
由表5可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液在热滚前后的流变参数变化不大，说明钻井具有良好的抗高温性能。此外，钻井液在热滚前后HTHP滤失量无变化，也证明钻井液具有良好的抗高温性能。
5.抗高温高压油基钻井液的页岩抑制性
测试本发明中抗高温高压的油基钻井液页岩膨胀量及滚动回收率并与清水进行对比，数据见表6及图1。
由表6可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液的页岩滚动回收率为90.77％，与清水的滚动回收率相比增大了接近10倍，说明该钻井液可以有效抑制页岩的水化分散。
由图1可以看出，本次发明的抗高温高压的油基钻井液的页岩膨胀量为0.2mm，较清水中的页岩膨胀量减小50％，表明本次发明的油基钻井液可以有效抑制页岩水化膨胀。
实施例2
抗高温高压油基钻井液，该钻井液由自制有机土、乳化剂、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂、加重剂按重量份数比混合制备而成，以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：10g自制有机土HIS、10g十二烷基苯磺酸钠SDBS、10g180℃氧化沥青粉、2gTWEEN-80、3gCaO、3g重晶石。其它同实施例1。
实施例3
抗高温高压油基钻井液，该钻井液由自制有机土、乳化剂、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂、加重剂按重量份数比混合制备而成，以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：20g自制有机土HIS、15g十二烷基苯磺酸钠SDBS、15g180℃氧化沥青粉、5gTWEEN-80、6gCaO、6g重晶石。其它同实施例1。
实施例4
抗高温高压油基钻井液，该钻井液由自制有机土、乳化剂、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂、加重剂按重量份数比混合制备而成，以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：10g自制有机土HIS、15g十二烷基苯磺酸钠SDBS、10g180℃氧化沥青粉、5gTWEEN-80、3gCaO、6g重晶石。其它同实施例1。
表1油基钻井液的基本流变参数
表2油基钻井液的抗水侵流变参数
表3油基钻井液的重晶石悬浮率
表4油基钻井液的电稳定性
表5油基钻井液的抗温性能
注：老化条件为220℃热滚24h。
表6油基钻井液的滚动回收率

Claims (8)

1.一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于由自制有机土、乳化剂、降滤失剂、润湿剂、碱度调节剂、加重剂按重量份数比混合制备而成，以每300g5号白油中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：10-20g自制有机土、10-15g乳化剂、10-15g降滤失剂、2-5g润湿剂、3-6g碱度调节剂、3-6g加重剂。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于以每300g5号白油中的加入量来计算，各组分的优选质量份分别为：15g自制有机土、12g乳化剂、12g降滤失剂、3g润湿剂TWEEN-80、4.5g碱度调节剂、4.5g加重剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠SDBS。
4.根据权利要求1或2所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于所述的降滤失剂为180℃氧化沥青粉。
5.根据权利要求1或2所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于所述的润湿剂为TWEEN-80。
6.根据权利要求1或2所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于所述的加重剂为重晶石。
7.根据权利要求1或2所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于所述的碱度调节剂为CaO。
8.根据权利要求1或2所述的一种抗高温高压的油基钻井液，其特征在于所述的自制有机土的制备方法包括下述步骤：准确称取1000g钠膨润土加入1000ml蒸馏水中，使用六速变频搅拌机及恒温水浴锅将溶液搅拌加热至65℃，搅拌速度控制在900转/分钟，配制成均匀的待改性的溶液；向溶液中加入占溶液质量15%的有机改性剂十二烷基三甲基溴化铵，继续在65℃的条件下对有机土表面进行覆盖改性，反应时间2h；将装有改性有机土溶液的器皿取出，冷却至室温，沉淀至分层清晰，过滤并用蒸馏水洗涤数次至中性，将对有机土表面覆盖未起作用的有机改性剂完全洗去，再用高速离心机进行离心分离，最大限度的去除洗涤过程中混入的杂质和水分；最后，将改性好的土样使用电热鼓风干燥箱在100℃条件下烘干，研磨成粉末，过100目筛网，即得100目的有机土产品HIS。
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