CN107794011A - 一种适用于低温环境的微泡钻井液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油钻井液技术领域，尤其涉及一种适用于低温环境的微泡钻井液及其制备方法。其原料组成按重量份数配比如下：水100‑150份、膨润土20‑30份、碱20‑25份、盐类抑制剂10‑15份、氧化铝1‑5份、聚季铵钠1‑5份、发泡剂1‑5份、泡沫增强剂1‑3份、降滤失剂1‑3份、润滑剂1‑3份。原料配方简单，与现有的钻井液相比有机溶剂含量较少，对地质环境的污染小；且配制原料成本低，来源广泛，对环境没有污染，属于环境友好型材料，抗污染性能优良，使用安全的优点，具有很大的应用潜力。

Description

一种适用于低温环境的微泡钻井液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油钻井液技术领域，尤其涉及一种适用于低温环境的微泡钻井液及其制备方法。
背景技术
冻土天然气水合物赋存于高压低温的相态平衡环境，在冻土地区进行天然气水合物钻探要求钻井液必须能有效抑制水合物分解，维持其相态平衡，同时在高压低温条件下必须具有良好流变特性以有效悬浮岩屑和维持井壁稳定。在冻土地区，已有的研究显示，对钻井液性能影响最大的是冻土的低温环境。试验研究表明，低温条件下钻井液的滤失量变化不大，并有略微减少的趋势。在低温环境下钻井液的基本流变特性将会发生破坏，粘度、切力均会增大，这就要求钻井液低温条件下不凝固，并满足相应的流变性。
冰层、极地以及赋存天然气水合物的永冻层等低温地层的钻进，所用的低温钻井液在冰点以下能够正常工作显得尤为重要。很多研究人员对低温钻井液进行了大量的研究，其中ZL200910157353.1 中公开了一种微泡钻井液，但这种钻井液抗温性能在120℃以下，不能满足冰点以下的工作环境；CN 103834371A公开的钻井液在-5℃下塑性粘度为15mPa·s，API滤失量为5 .0mL，在-35℃下仍具有流动性。但该钻井液仅对流变性进行了评价与优化，未考虑井壁稳定性、水合物抑制性以及滤失性能等综合性能。
综上所述，研制一种适用于低温环境的微泡钻井液，对于石油行业的发展显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种适用于低温环境的微泡钻井液及其制备方法，该钻井液可以在冰点以下进行正常的工作，不影响钻井液的其他性能。
为了实现上述目的，本发明提供适用于低温环境的微泡钻井液，原料组成按重量份数配比如下：水100-150份、膨润土20-30份、碱20-25份、盐类抑制剂10-15份、氧化铝1-5份、聚季铵钠1-5份、发泡剂1-5份、泡沫增强剂1-3份、降滤失剂1-3份、润滑剂1-3份。
所述的碱为氢氧化钠或碳酸钠。
所述的盐类抑制剂为氯化钠、氯化钙、溴化钠或氯化钾中的一种。
所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
所述的泡沫增强剂为十二醇与三乙醇胺质量份数比为2:1的混合物。
所述的降滤失剂为黄原胶或高粘羧甲基纤维素钠，降滤失剂与盐类抑制剂的重量份数比为1:5-10。
所述的润滑剂为植物油或矿物油中至少一种。
为了实现上述目的，本发明还提供一种该钻井液的制备方法，具体如下，在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，混合均匀后搅拌1-3小时，搅拌转数为300-500r/min，即得产品。
本发明的有益效果。
本发明中，盐类抑制剂中盐的浓度对石油和天然气化合物的抑制起决定性作用，在油基钻井液中天然气水合物的形成主要由水相的盐成分控制，本发明的钻井液具有良好的水合物抑制性，在-5℃、15MPa条件下可保证钻井液搅拌16h无水合物生成；可以使在冰点以下的钻井液发挥正常的作用；本发明的钻井液在-5℃低温下具有良好的流动性，塑性粘度≤ 40mPa·s，动切力≤25Pa；减少了钻具的摩擦阻力；能够有效的防止钻卡，防止钻头包泥；有效的延长了钻具的使用寿命，可使用10年左右；本发明中发泡剂与泡沫增强剂联合使用，可以保证该微泡沫钻井液的发泡率及泡沫密度较高。
本发明中的原料配方简单，与现有的钻井液相比有机溶剂含量较少，对地质环境的污染小；且配制原料成本低，来源广泛，对环境没有污染，属于环境友好型材料，抗污染性能优良，使用安全的优点，具有很大的应用潜力。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1。
一种用于低温环境的微泡钻井液，原料组成按重量份数配比如下：水100份、膨润土20份、氢氧化钠20份、氯化钠10份、氧化铝1份、聚季铵钠1份、十二烷基硫酸钠1份、十二醇2份、三乙醇胺1份、黄原胶1份、植物油1份。
该钻井液的制备方法，具体如下，在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，混合均匀后搅拌1小时，搅拌转数为500r/min，即得产品。
实施例2。
一种适用于低温环境的微泡钻井液，原料组成按重量份数配比如下：水150份、膨润土30份、碳酸钠25份、氯化钙15份、氧化铝5份、聚季铵钠5份、十二烷基苯磺酸钠5份、十二醇2份、三乙醇胺1份、高粘羧甲基纤维素钠3份、植物油1份和矿物油3份。
该钻井液的制备方法，具体如下，在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，混合均匀后搅拌3小时，搅拌转数为300r/min，即得产品。
实施例3。
适用于低温环境的微泡钻井液，原料组成按重量份数配比如下：水120份、膨润土25份、碳酸钠22份、氯化钾13份、氧化铝4份、聚季铵钠4份、十二烷基苯磺酸钠3份、十二醇2份、三乙醇胺1份、高粘羧甲基纤维素钠2份、矿物油2份。
该钻井液的制备方法，具体如下，在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，混合均匀后搅拌2小时，搅拌转数为400r/min，即得产品。
对上述3个实施例中制备的钻井液进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1 上述3个实施例中制备的钻井液性能测试结果。
由此可见，在-5℃条件下测试钻井液具有良好的流变性，塑性粘度≤ 40mPa·s，动切力≤25Pa，未发生严重的增稠甚至胶凝现象，API滤失量小于3.5ml，具有良好的滤失造壁性；该钻井液抑制泥页岩水化膨胀、分散能力较强。

Claims (9)

1.一种适用于低温环境的微泡钻井液，其特征在于，其原料组成按重量份数配比如下：水100-150份、膨润土20-30份、碱20-25份、盐类抑制剂10-15份、氧化铝1-5份、聚季铵钠1-5份、发泡剂1-5份、泡沫增强剂1-3份、降滤失剂1-3份、润滑剂1-3份。
2.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠或碳酸钠；所述的盐类抑制剂为氯化钠、氯化钙、溴化钠或氯化钾中的一种。
3.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠；所述的泡沫增强剂为十二醇与三乙醇胺质量份数比为2:1的混合物。
4.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，所述的降滤失剂为黄原胶或高粘羧甲基纤维素钠，降滤失剂与盐类抑制剂的重量份数比为1:5-10。
5.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，所述的润滑剂为植物油或矿物油中至少一种。
6.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，原料组成按重量份数配比如下：水100份、膨润土20份、氢氧化钠20份、氯化钠10份、氧化铝1份、聚季铵钠1份、十二烷基硫酸钠1份、十二醇2份、三乙醇胺1份、黄原胶1份、植物油1份。
7.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，水150份、膨润土30份、碳酸钠25份、氯化钙15份、氧化铝5份、聚季铵钠5份、十二烷基苯磺酸钠5份、十二醇2份、三乙醇胺1份、高粘羧甲基纤维素钠3份、植物油1份和矿物油3份。
8.如权利要求1所述的微泡钻井液，其特征在于，原料组成按重量份数配比如下：水120份、膨润土25份、碳酸钠22份、氯化钾13份、氧化铝4份、聚季铵钠4份、十二烷基苯磺酸钠3份、十二醇2份、三乙醇胺1份、高粘羧甲基纤维素钠2份、矿物油2份。
9.如权利要求1至8任一所述的微泡钻井液的制备方法，其特征在于，具体如下，在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，混合均匀后搅拌1-3小时，搅拌转数为300-500r/min，即得产品。
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CN111004351A (zh) * 2018-10-08 2020-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种微泡钻井液用泡沫增强剂及其制备方法和应用

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