CN107722951A - 一种钻井液用泥岩稳定剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，包括如下组分：按质量百分比计，30‑70％的硫酸根类无机盐、15‑40％的甲酸根类有机盐、5‑20％的氯根类无机盐、0.5‑10％的有机铵盐和0.1‑1％的防结块剂，该发明的这种钻井液用泥岩稳定剂能很好的解决提高泥岩稳定性和抑制性的目的，能够较大程度提高井壁中泥岩的稳定性，同时增强钻井液对钻屑水化分散的抑制性，满足钻井的施工要求，含氯离子很低，具有环境友好性，此外，稳定剂所包含的各组分来源广、价格低廉，大大降低成本，而且这些均为常见化学制剂，不需要花费较长的时间组织调运所需的化学试剂到生产场所，有效地提高生产效率，制备生产方法简单，非常值得推广应用。

Description

一种钻井液用泥岩稳定剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，具体涉及一种钻井液用泥岩稳定剂及其制备方法。

背景技术

井壁的岩层由砂岩、泥岩、灰岩等岩层构成，而泥岩组分超过一半。泥岩稳定性差，容易水化、分散、膨胀、剥落、坍塌，井壁失稳是钻井工程常遇到的井下复杂情况，严重影响钻井速度、钻井生产和成本。井壁失稳的主要原因是钻井液滤液侵入地层，使地层中的泥岩水化、分散、膨胀，从而造成井壁失稳，因此提高钻井液抑制性，是稳定泥岩的重要手段之一。此外，钻井过程中产生的钻屑含有大量泥岩，其中的矿物组分水化分散，使钻井液固相亚微米颗粒增多，固相控制设备清除困难，使钻井液性能恶化，比如粘土含量过高、粘度失控、滤饼虚厚等，极易引发起下钻遇阻、卡钻等井下事故。

国内外常用的防塌处理剂是无机盐、有机盐或者高分子聚合物，无机盐常用的是氯化钾、氯化钠和氯化铵等，优点是抑制效果好，但氯离子含量高，环保性差；有机盐常用的是甲酸钾、甲酸钠等，优点是不含氯离子，但抑制效果差异大；高分子聚合物抑制性较好，但价格昂贵，加入后钻井液粘度上升快。上述处理剂虽各有优点，但同时存在明显不足，因此亟需一种适合集各种处理剂优点于一体的钻井液处理剂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种钻井液用泥岩稳定剂及其制备方法。

本发明的技术方案是提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，包括如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂。

所述硫酸根类无机盐为硫酸钠、硫酸钙、硫酸铵、硫酸钾或硫酸铯中的任一种或几种。

所述甲酸根类有机盐为甲酸钠、甲酸钾或甲酸铯中的任一种或几种。

所述氯根类无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁或氯化铯中的任一种或几种。

所述有机铵盐为2-丙烯胺、四甲基氯化铵、2,4,5-三氯苯胺、N,N二甲基乙醇胺或环氧丙基三甲基氯化铵中的任一种或几种。

所述防结块剂为亚铁氰化钾、硅铝酸钠或二氧化硅中的任一种或几种

所述该种钻井液用泥岩稳定剂的制备方法，其特征在于：

步骤1)准备如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂；

步骤2)将质量百分比计30-70％的硫酸根类无机盐和质量百分比计5-20％的氯根类无机盐加热至100-160℃，搅拌2-6小时；

步骤3)再加入质量百分比15-40％的甲酸根类有机盐和质量百分比计0.5-10％的有机铵盐，加热至60-120℃，搅拌6-12小时；

步骤4)最后加入质量百分比0.1-1％的防结块剂，搅拌均匀，即得到所述的泥岩稳定剂。

本发明的有益效果：

本发明提供的这种钻井液用泥岩稳定剂能很好的解决提高泥岩稳定性和抑制性的目的，能够较大程度提高井壁中泥岩的稳定性，同时增强钻井液对钻屑水化分散的抑制性，满足钻井的施工要求，含氯离子很低，具有环境友好性，此外，稳定剂所包含的各组分来源广、价格低廉，大大降低成本，而且这些均为常见化学制剂，不需要花费较长的时间组织调运所需的化学试剂到生产场所，有效地提高生产效率，制备生产方法简单，非常值得推广应用。

以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，包括如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂。

所述硫酸根类无机盐为硫酸钠、硫酸钙、硫酸铵、硫酸钾或硫酸铯中的任一种或几种。

所述甲酸根类有机盐为甲酸钠、甲酸钾或甲酸铯中的任一种或几种。

所述氯根类无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁或氯化铯中的任一种或几种。

所述有机铵盐为2-丙烯胺、四甲基氯化铵、2,4,5-三氯苯胺、N,N二甲基乙醇胺或环氧丙基三甲基氯化铵中的任一种或几种。

所述防结块剂为亚铁氰化钾、硅铝酸钠或二氧化硅中的任一种或几种

本发明提供的这种钻井液用泥岩稳定剂能很好的解决提高泥岩稳定性和抑制性的目的，能够较大程度提高井壁中泥岩的稳定性，同时增强钻井液对钻屑水化分散的抑制性，满足钻井的施工要求，含氯离子很低，具有环境友好性，此外，稳定剂所包含的各组分来源广、价格低廉，大大降低成本，而且这些均为常见化学制剂，不需要花费较长的时间组织调运所需的化学试剂到生产场所，有效地提高生产效率。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂的制备方法，其特征在于：

步骤1)准备如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂；

步骤2)将质量百分比计30-70％的硫酸根类无机盐和质量百分比计5-20％的氯根类无机盐加热至100-160℃，搅拌2-6小时；

步骤3)再加入质量百分比15-40％的甲酸根类有机盐和质量百分比计0.5-10％的有机铵盐，加热至60-120℃，搅拌6-12小时；

步骤4)最后加入质量百分比0.1-1％的防结块剂，搅拌均匀，即得到所述的泥岩稳定剂。

进一步的，所述钻井液用泥岩稳定剂的制备方法的优选方案为：

步骤1)准备如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂；

步骤2)将质量百分比计30-70％的硫酸根类无机盐和质量百分比计5-20％的氯根类无机盐缓慢加热至100-160℃，温度升高速度控制在20-30℃/h，然后搅拌，搅拌速度为30-1000rpm，搅拌时间2-6小时，然后冷却至室温，干燥；

步骤3)再加入质量百分比15-40％的甲酸根类有机盐和质量百分比计0.5-10％的有机铵盐，缓慢加热至60-120℃，温度升高速度控制在20-30℃/h，然后搅拌，搅拌速度为30-1000rpm，搅拌时间6-12小时，然后冷却至室温，干燥；

步骤4)最后加入质量百分比0.1-1％的防结块剂，搅拌均匀，即得到所述的泥岩稳定剂。

实施例3：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，取600kg硫酸钾和100kg氯化钾缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入250kg甲酸钠和50kg环氧丙基三甲基氯化铵，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例4：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，取600kg硫酸钠和100kg氯化钠缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入250kg甲酸铯和50kg环氧丙基三甲基氯化铵，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例:5：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，取500kg硫酸钠和200kg氯化钠缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入250kg甲酸铯和50kg 2,4,5-三氯苯胺，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例6：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，取500kg硫酸胺和200kg氯化钙加入反应釜中，缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入250kg甲酸铯和50kg 2,4,5-三氯苯胺，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例7：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，取500kg硫酸胺和200kg氯化钙缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入200kg甲酸铯和100kg 2,4,5-三氯苯胺，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例8：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，取400kg硫酸胺和200kg氯化钙缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入350kg甲酸铯和50kg 2,4,5-三氯苯胺，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例9：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，700kg硫酸钙和50kg氯化钠缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入150kg甲酸铯和100kg四甲基氯化铵，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

实施例10：

本实施例提供了一种钻井液用泥岩稳定剂，按质量百分比计，300kg硫酸钠和200kg氯化钙缓慢加热至120℃，同时搅拌3小时，然后冷却至室温并干燥，再加入400kg甲酸铯和100kg四甲基氯化铵，缓慢加热至80℃，同时搅拌8小时，然后冷却至室温并干燥，最后加入10kg硅铝酸钠，搅拌均匀，制得产品。

以上实施例3至实施例10中所用的所有化学试剂均能在市场采购得到。

以下以实施例3为例，对所得的泥岩稳定剂的岩屑滚动回收率、岩心膨胀降低率进行评价。

1.岩屑滚动回收率

(1)实验步骤

a.分别取该泥岩稳定剂和几种常用泥岩稳定剂，用蒸馏水配成15％的水溶液；

b.分别取各种处理剂的15％水溶液300ml，加入到老化罐中；

c.每个老化罐中分别加入50g的5-10目直罗组岩屑；

d.封闭老化罐，放入高温滚子加热炉中，在120℃的温度下连续滚动16小时；

e.冷却后，打开老化罐，将罐中的剩余岩屑过40目标准筛，筛余物放入烘箱中，105℃温度下烘烤4小时，然后称重，此质量为m₁；

e.在老化罐中加入300ml蒸馏水，将烘干后的岩屑加入老化罐中；

f.封闭老化罐，放入高温滚子加热炉中，在120℃的温度下连续滚动16小时；

g.冷却后，打开老化罐，将罐中的剩余岩屑过40目标准筛，筛余物放入烘箱中，105℃温度下烘烤4小时，然后称重，此质量为m₂；

h.

(2)实验结果

处理剂	一次滚动回收率(％)	二次滚动回收率(％)
			实施例3产品	56.78	26.55
氯化钾	46.21	20.91
			氯化钠	28.96	14.27
甲酸钠	38.6	15.94
			甲酸钾	41.29	19.62

2.岩心膨胀降低率

(1)实验步骤

a.分别取该泥岩稳定剂和几种常用泥岩稳定剂，用蒸馏水配成15％的水溶液；

b.称取10g经105℃烘干的标准试验钠土加到4MPa，并稳压5分钟压制试验用岩心；

c.HTD9003型智能膨胀量测定仪安放平稳，取出杯体组件，取出移动杆，分别将滤网、滤纸和压制好的岩心放入测量筒内；

d.将杯体放在磁力搅拌器上，移动杆上端中心对正位移传感器测头，松开锁紧手柄，调整位移传感器上下位置，测头与移动杆上端要有一定的预紧力，拧紧锁紧手柄，保持传感器不动；

e.启动膨胀量采集系统软件开始实验，确认电脑建立的通道和传感器一一对应，点击清零开始实验，用洗耳球将溶液注入盛液杯，装入量必须满过岩心；

f.在计算机上获取岩心8小时的膨胀伸长量数据；

g.

(2)实验结果

处理剂	岩心膨胀降低率(％)
		实施例3产品	81.26
氯化钾	64.12
		氯化钠	49.55
甲酸钠	56.84
		甲酸钾	59.61

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钻井液用泥岩稳定剂，其特征在于：包括如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂。

2.如权利要求1所述的钻井液用泥岩稳定剂，其特征在于：所述硫酸根类无机盐为硫酸钠、硫酸钙、硫酸铵、硫酸钾或硫酸铯中的任一种或几种。

3.如权利要求1所述的钻井液用泥岩稳定剂，其特征在于：所述甲酸根类有机盐为甲酸钠、甲酸钾或甲酸铯中的任一种或几种。

4.如权利要求1所述的钻井液用泥岩稳定剂，其特征在于：所述氯根类无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁或氯化铯中的任一种或几种。

5.如权利要求1所述的钻井液用泥岩稳定剂，其特征在于：所述有机铵盐为2-丙烯胺、四甲基氯化铵、2,4,5-三氯苯胺、N,N二甲基乙醇胺或环氧丙基三甲基氯化铵中的任一种或几种。

6.如权利要求1所述的钻井液用泥岩稳定剂，其特征在于：所述防结块剂为亚铁氰化钾、硅铝酸钠或二氧化硅中的任一种或几种。

7.一种钻井液用泥岩稳定剂的制备方法，其特征在于：

步骤1)准备如下组分：按质量百分比计，30-70％的硫酸根类无机盐、15-40％的甲酸根类有机盐、5-20％的氯根类无机盐、0.5-10％的有机铵盐和0.1-1％的防结块剂；

步骤2)将质量百分比计30-70％的硫酸根类无机盐和质量百分比计5-20％的氯根类无机盐加热至100-160℃，搅拌2-6小时；

步骤3)再加入质量百分比15-40％的甲酸根类有机盐和质量百分比计0.5-10％的有机铵盐，加热至60-120℃，搅拌6-12小时；

步骤4)最后加入质量百分比0.1-1％的防结块剂，搅拌均匀，即得到所述的泥岩稳定剂。