CN108003853A - 一种强抑制性阳离子聚合物钻井液 - Google Patents

一种强抑制性阳离子聚合物钻井液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及强抑制性阳离子聚合物钻井液体系，主要含有四种特征处理剂：阳离子聚合物包被剂、阳离子聚合物抑制剂、降滤失剂和润滑剂，该体系还包含构成水基钻井液体系的常规助剂：粘土、加重剂、消泡剂、pH值调节剂、封堵剂。本发明配制的钻井液体系具有较强抑制性，同时具有良好的流变性、润滑性和抗高温性能，可用于页岩气水平井水平段的钻井作业。

Description

一种强抑制性阳离子聚合物钻井液
技术领域
本发明涉及一种具有强抑制性的阳离子聚合物水基钻井液体系，主要应用于目前石油钻探中钻井液的配制和制备，属于石油钻探钻井液技术领域。
背景技术
井壁稳定问题一直是泥页岩含量高、水敏性地层钻井中的一个技术难题。尤其是在水平井、大位移井钻井中，井壁问题尤为特出，水平井、大位移井钻井对钻井液性能要求：强抑制、低摩阻。
目前国内外通常使用的水基钻井液体系，使用的几乎全是阴离子型处理剂，这些处理剂本身带有很强的阴离子基团，大多是将粘土分散在水中形成负电荷分散体系，粘土颗粒的分散依靠其本身的晶体结构中存在着过量的负电荷。其主要作用机理就是增加粘土颗粒的负电荷，强化这种负电水化效应，增加粘土颗粒表面水化膜厚度，以达到稳定胶体的目的。但这种负电性水基钻井液体系对于井壁和地层中的粘土矿物来讲，是一种不利因素。因为，凡是能使钻井液中粘土分散的因素也必然导致井壁和地层中粘土矿物的水化、膨胀和分散，造成井壁失稳，导致井壁垮塌、卡钻等复杂情况的发生。
目前现用的水基钻井液体系抑制性及钻井液体系的整体性能能够满足大多数地层钻井的需求。但是在大段的泥页岩地层（页岩气井水平段），地层水敏性强，地层水化膨胀特别厉害，现有一些水基钻井液体系钻井时就显得抑制性能不足，钻井时容易出现井壁失稳等复杂情况。因此，经常选择油基钻井液体系。但油基钻井液体系存在环保性能差、成本高的缺陷。
为了提高钻井液体系的抑制性，抑制粘土分散、稳定井壁，必须在钻井液中加入阳离子型的处理剂来减少钻井液体系负电性。目前通常的做法是在现有的阴离子型钻井液体系中添加一、两种阳离子型物质，但当钻井液中其它性能用阴离子型处理剂控制时，体系中的阳离子基团已经被抵消所剩无几，其抑制性能也大为减弱。因此迫切需要开发抑制性强的水基钻井液体系代替或者部分代替油基钻井液体系和现有阴离子型钻井液体系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有强抑制性阳离子聚合物水基钻井液体系，旨在以水基钻井液体系的环保型、低成本来实现油基钻井液体系钻井的安全性、快速性。
本发明的目的通过以下技术方案来实现的：一种强抑制性阳离子聚合物钻井液体系，主要含有四种特征处理剂：阳离子聚合物包被剂，阳离子聚合物抑制剂、降滤失剂和润滑剂，该体系同时还包含构成水基钻井液体系的其它助剂：粘土、加重剂、消泡剂、pH值调节剂、封堵剂，余量为水。
本发明的技术方案为：强抑制性阳离子聚合物钻井液体系，主要含有四种特征处理剂：阳离子聚合物包被剂、阳离子聚合物抑制剂、降滤失剂和润滑剂，该体系同时还包含构成水基钻井液体系的常规助剂：粘土、加重剂、消泡剂、pH值调节剂、封堵剂，余量为水，其中各组分的重量百分比为：粘土：2～4%；阳离子聚合物包被剂：0.1～5.0%；阳离子聚合物抑制剂：0.1～5.0%；降滤失剂：0.3～5%；润滑剂：0.5～15%；封堵剂：2～5%；PH调节剂：0.1～0.6%；消泡剂：0～0.5%；加重剂：0～50％；余量为水。
一般地，所述的阳离子聚合物包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类聚合物，平均分子量控制在20～500万，阳离子度控制在2～20%。
阳离子聚丙烯酰胺数均分子量为30～100万，阳离子聚丙烯酰胺类聚合物中含有阳离子基团的聚合单体为：甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵（C18DMAAC）、甲基丙烯酸-N,N-二甲基胺基乙酯（DMAEME）中的一种或几种。
所述阳离子聚合物抑制剂为水溶性胺基聚醚类物质，数均分子量在100～1000。
水溶性胺基聚醚类物质为NH系列聚胺抑制剂。
所述降滤失剂为阳离子淀粉、淀粉以及淀粉改性物质。
所述的润滑剂来自于以下两大类物质：一是改性油酸酯，二是烷基糖苷及其改性物，润滑剂为以上两大类物质中的一种或者几种混合物。
发明效果
本发明中的阳离子聚合物钻井液，以阳离子聚合物作为主要处理剂，它们能够中和黏土表面的负电荷，降低黏土颗粒的电位，从而削弱黏土的水化效应，降低了负电性粘土矿物膨胀及分散作用，可提供极强的抑制井壁垮塌的能力。再辅以其它阳离子或非离子的钻井液助剂，制备出具有强抑制性能的水基阳离子聚合物钻井液体系，旨在以水基钻井液体系的环保型、低成本来实现油基钻井液体系钻井的安全性、快速性。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步的说明。
按照常规的钻井液体系的配制方式，配制钻井液体系，实施例如下。
实施例1：3%膨润土+0.6%聚胺+0.2%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度3.5%，数均分子量50万，阳离子单体为DMC）+0.5%阳离子淀粉+5%阳离子糖苷+0.2%黄原胶+15%BaSO4。
实施例2：1.5%膨润土+2%聚胺+0.3%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度5%，数均分子量35万，阳离子为C18DMAAC）+0.5%阳离子淀粉+2%油酸三乙醇胺+0.2%黄原胶+2%油酸甲酯+0.02%消泡剂+11%BaSO4。
实施例3：3%膨润土+0.5%聚胺+0.2%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度6%，数均分子量80万，阳离子为DMAEME）+0.3%阳离子淀粉+1.0%低粘-聚阴离子纤维素+3%油酸二乙醇胺+0.3%黄原胶+1%油酸甲酯+0.05%消泡剂+20%BaSO4；
实施例4：1.5%土浆+2%聚胺+0.3%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度6%，数均分子量35万，阳离子为DMC）+2%阳离子糖苷+0.3%阳离子淀粉+0.1%黄原胶+~1%纳微米封堵剂+3%油酸三乙醇胺+3%KCl+3%KOH+60%BaSO4；
实施例5：1.5%膨润土+0.8%聚胺+0.1%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度5%，数均分子量100万，阳离子为DMAEME）+2%甲基糖苷+0.3%FA367+0.1%抗温淀粉+3%FT342+5%油酸甲酯+70%BaSO4；
实施例6：1%膨润土+0.3%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度5%，数均分子量35万，阳离子为DMAEME）+0.8%聚胺+0.15%黄原胶+0.2%KOH+0.3%LD-9（消泡剂）+ 0.3%X-CIDE102（杀菌剂）+5%甲基糖苷+0.04%CaCl2+0.1%阳离子淀粉+0.3%油酸三乙醇胺+2%纳乳米液+2.1%MAX-SHIELD（高分子封堵剂）+68%BaSO4；
实施例7：3%膨润土+0.3%聚胺+0.2%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度3.5%，数均分子量50万，阳离子为DMC和DMAEME混合物）+0.1%淀粉+3%甲基糖苷+0.3%黄原胶+3%油酸单乙醇胺+0.03%消泡剂+44%BaSO4；
实施例8：3%钠膨润土+0.1%NaOH+0.2～0.3%聚胺+0.2%淀粉+0.8%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度3.5%，数均分子量50万，阳离子为DMC和C18DMAAC混合物）+2%低荧光防塌沥青+5%甲基糖苷+0.01%消泡剂+9%BaSO4。
实施例9：2.5%钠膨润土+0.7%聚胺+0.5~1%LV-PAC+2~3%防塌沥青+2%油酸甲酯+3%甲基糖苷+2~3%阳离子淀粉+0.7%阳离子聚丙烯酰胺（阳离子度6%，数均分子量80万，阳离子为DMAEME）+10%BaSO4。
流变性能测定方法
钻井液流变性能的测定的方法、条件如下：
（1）采用GB/T 16783.1-2006 国标钻井液现场测试；
（2）钻井液流变性测试温度为60℃；
（3）高温120℃老化16h，高温高压滤失量测定温度120℃、压差3.5MPa。
测试实施例1中所配钻井液体系的性能，结果如表1所示。
表1 钻井液体系流变性能
SY/T6335-1997钻井液用页岩抑制剂评价方法参照SY/T6335-1997钻井液用页岩抑制剂评价方法，用岩心回收率实验评价实施例1～9钻井液体系的抑制性能，结果如表2所示。
岩心回收率实验：热滚回收率岩芯6～10目岩芯颗粒30g，一次回收率为钻井液120℃热滚16h，回收用40目分析筛。二次回收率为一次热滚后的岩芯颗粒，在80℃自来水中热滚4h，回收用40目分析筛。
表2 钻井液体系抑制性能
实施例序号 一次滚动回收率/% 二次滚动回收率/%
清水 40.5 -
1 99.0 99.2
2 99.3 99.4
3 99.1 99.3
4 99.7 99.4
5 99.6 99.4
6 99.7 99.6
7 99.0 99.4
8 98.4 99.4
9 98.5 99.2
由以上评价数据可见，本发明配制的阳离子聚合物钻井液体系具有较强的抑制膨润土水化膨胀和水化分散的能力，同时具有良好的流变性能、润滑性和抗高温性能。

Claims (7)

1.一种强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于它含有四种特征处理剂：阳离子聚合物包被剂、阳离子聚合物抑制剂、降滤失剂和润滑剂，该体系同时还包含构成水基钻井液体系的常规助剂：粘土、加重剂、消泡剂、pH值调节剂、封堵剂，余量为水，其中各组分的重量百分比为：
粘土：2～4%；
阳离子聚合物包被剂：0.1～5.0%；
阳离子聚合物抑制剂：0.1～5.0%；
降滤失剂：0.3～5%；
润滑剂：0.5～15%；
封堵剂：0～5%；
pH调节剂：0～0.6%；
消泡剂：0～0.5%；
加重剂：0～70％；
杀菌剂：0-0.5%
余量为水。
2.根据权利要求1所述强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于：所述的阳离子聚合物包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类聚合物，平均分子量控制在20～500万，阳离子度控制在2～20%。
3.根据权利要求2所述强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于：阳离子聚丙烯酰胺数均分子量为30～100万，阳离子聚丙烯酰胺类聚合物中含有阳离子基团的聚合单体为：甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵（C18DMAAC）、甲基丙烯酸-N,N-二甲基胺基乙酯（DMAEME）中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于：所述阳离子聚合物抑制剂为水溶性胺基聚醚类物质，数均分子量在100～1000。
5.根据权利要求4所述强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于：水溶性胺基聚醚类物质为NH系列聚胺抑制剂。
6.根据权利要求1所述强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于：所述降滤失剂为阳离子淀粉、淀粉以及淀粉改性物质。
7.根据权利要求1所述强抑制性阳离子聚合物钻井液，其特征在于：所述的润滑剂来自于以下两大类物质：一是改性油酸酯，二是烷基糖苷及其改性物，润滑剂为以上两大类物质中的一种或者几种混合物。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110776884A (zh) * 2018-07-31 2020-02-11 中国石油化工股份有限公司 阳离子水基钻井液体系及其制备方法
CN111154468A (zh) * 2020-01-06 2020-05-15 西南石油大学 一种用于油田堵水的选择性堵水剂
CN113121760A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 中石化石油工程技术服务有限公司 一种聚合物纳米粒子及其制备方法
CN113372888A (zh) * 2021-07-02 2021-09-10 西安通源正合石油工程有限公司 类油基钻井液的制备方法及其产品
CN113736437A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 中石化南京化工研究院有限公司 一种强抑制性环保型水基钻井液及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775272A (zh) * 2009-12-29 2010-07-14 中国海洋石油总公司 一种用于水基钻井液的阳离子聚合物包被剂及其制备方法
CN103146364A (zh) * 2013-02-28 2013-06-12 中国海洋石油总公司 一种强抑制水基钻井液
CN104559976A (zh) * 2015-02-17 2015-04-29 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 水基钻井液及其制备方法
CN105505339A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 中国石油化工股份有限公司 一种水基钻井液用聚丙烯酰胺类包被剂及其制备方法
CN105647492A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 中国石油天然气股份有限公司 全阳离子钻井液

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775272A (zh) * 2009-12-29 2010-07-14 中国海洋石油总公司 一种用于水基钻井液的阳离子聚合物包被剂及其制备方法
CN103146364A (zh) * 2013-02-28 2013-06-12 中国海洋石油总公司 一种强抑制水基钻井液
CN105505339A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 中国石油化工股份有限公司 一种水基钻井液用聚丙烯酰胺类包被剂及其制备方法
CN105647492A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 中国石油天然气股份有限公司 全阳离子钻井液
CN104559976A (zh) * 2015-02-17 2015-04-29 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 水基钻井液及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王中华: "钻井液处理剂应用现状与发展方向", 《精细与专用化学品》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110776884A (zh) * 2018-07-31 2020-02-11 中国石油化工股份有限公司 阳离子水基钻井液体系及其制备方法
CN113121760A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 中石化石油工程技术服务有限公司 一种聚合物纳米粒子及其制备方法
CN111154468A (zh) * 2020-01-06 2020-05-15 西南石油大学 一种用于油田堵水的选择性堵水剂
CN111154468B (zh) * 2020-01-06 2022-08-26 西南石油大学 一种用于油田堵水的选择性堵水剂
CN113736437A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 中石化南京化工研究院有限公司 一种强抑制性环保型水基钻井液及其制备方法
CN113372888A (zh) * 2021-07-02 2021-09-10 西安通源正合石油工程有限公司 类油基钻井液的制备方法及其产品
CN113372888B (zh) * 2021-07-02 2022-06-07 北京大德广源石油技术服务有限公司 类油基钻井液的制备方法及其产品

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