CN109321217A

CN109321217A - 一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法

Info

Publication number: CN109321217A
Application number: CN201710647454.1A
Authority: CN
Inventors: 刘祥国; 芮长山; 刘永熹; 王长征; 夏超平; 李小刚
Original assignee: KARAMAY YOULIAN INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: KARAMAY YOULIAN INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明提供的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，属于钻井液领域，本发明主要包括水及以水的质量份数计的组分：0‑2%膨润土浆、2‑4%聚胺抑制剂、12‑17%复合甲酸盐、0.5‑0.8%聚合物强包被剂、1‑2%聚合物降滤失剂、0.5‑0.8%复配铵盐、0.5‑0.8%技术级低粘羧甲基纤维素、2‑3%低荧光白沥青、0.3‑0.5%生物聚合物、4‑6%植物油润滑剂、2‑4%轻钙、1‑2%重钙、0.5‑0.7%氢氧化钾、重晶石粉50‑120%，提供抑制性、润滑性可与油基钻井液媲美、成本费用可接受，环保性高、能够满足高难度复杂井以及大位移定向井与水平井的安全快速钻井需求的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法。

Description

一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法

技术领域：

本发明的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法属于钻井液领域，尤其涉及一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法。

背景技术：

钻井液在石油开采旋转钻井初期，主要用于把岩屑从井底携带至地面，清洁井底的作用，并肩负冷却和润滑钻头及钻柱，平衡地层流体压力、井壁岩石侧压力等多种作用，是钻井的血液；水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土（膨润土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系，其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等；

现很少有水基钻井液能既满足日益严苛的环保要求又降低钻井液成本的同时，并且能够满足高难度复杂井以及大位移定向井与水平井的安全快速钻井需求，国外开发的合成基、甲基葡萄糖苷等环保钻井液，尽管具有无毒、可生物降解的性能，但成本高，无法广泛推广使用；为此，形成一套环保达标、成本可接受且能满足高难度复杂井及大位移定向井与水平井的环保型高性能水基钻井液体系迫在眉睫。

发明内容：

本发明的目的在于提供抑制性、润滑性可与油基钻井液媲美、成本费用较低廉，环保性高、能够满足高难度复杂井以及大位移定向井与水平井的安全快速钻井需求的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法。

一种环保型高性能水基钻井液主要包括水及以水的质量份数计的组分：0-2%膨润土浆、2-4%聚胺抑制剂、12-17%复合甲酸盐、0.5-0.8%聚合物强包被剂、1-2%聚合物降滤失剂、0.5-0.8%复配铵盐、0.5-0.8%技术级低粘羧甲基纤维素、2-3%低荧光白沥青、0.3-0.5%生物聚合物、4-6%植物油润滑剂、2-4%轻钙、1-2%重钙、0.5-0.7%氢氧化钾、重晶石粉50-120%。

优选：1%膨润土浆、3%聚胺抑制剂、15%复合甲酸盐、0.8%聚合物强包被剂、1%聚合物降滤失剂、0.5%复配铵盐、0.5%技术级低粘羧甲基纤维素、3%低荧光白沥青、0.3%生物聚合物、5%植物油润滑剂、3%轻钙、1%重钙、0.5%氢氧化钾、重晶石粉50-120%。

所述抑制剂为：聚胺抑制剂、复合甲酸盐、聚合物强包被剂；

降滤失剂为：复配铵盐、技术级低粘羧甲基纤维素、聚合物降滤失剂；

防塌剂为：白沥青；

提切剂为：生物聚合物；

润滑剂为：改性植物油；

油层保护暂堵剂：轻钙、重钙；

加重剂为：重晶石粉；

所述聚合物强包被剂为聚合物强包被剂乳液；

所述聚胺抑制剂为分子量小于1000的端氨基聚醚；

所述聚合物强包被剂为两性离子聚合物强包被剂乳液YL-HP；

所述环保型高性能水基钻井液制备方法为，将所述膨润土浆放入水中混合均匀后静置8小时至24小时，然后加入其余物质，通过搅拌混合均匀即得。

所述复配铵盐是以水解聚丙烯腈铵盐为主聚物，聚丙烯酸钾、两性离子聚合物降滤失剂、聚丙烯酰胺为辅聚物复合而成；

所述改性植物油由废弃植物油通过沉降24h,离心去杂质后与甲醇、催化剂在90℃反应6h，精馏后加入非离子表面活性剂和抗高温处理机改性所得。

所述技术级低粘羧甲基纤维素是以棉花纤维与氢氧化钠反应生成碱纤维素，然后用一氯乙酸进行羧甲基化而制得；

有益效果：本发明采用聚胺抑制剂、复合甲酸盐与强包被抑制剂及聚合物降滤失剂协同作用提高钻井液的抑制性，采用复配铵盐、技术级低粘羧甲基纤维素、多元共聚聚合物为降滤失剂，采用高级脂肪醇树脂经水溶性加工形成的白沥青为封堵剂，选用生物聚合物作提切剂，选用植物油改性制得的润滑剂增强体系的润滑性，形成的环保型高性能水基钻井液体系生物毒性检测达到无毒标准，具有抑制性强、润滑性好，流变性与触变性优良，能满足大位移水平井安全钻井施工需求，并且可实现微坂含或无粘土相，可从根本上缓解水基钻井液体系抑制性与配浆性的矛盾。

具体实施方式

实施例1

水及以水的质量份数计的组分： 4%聚胺抑制剂、17%复合甲酸盐、0.8%聚合物强包被剂、2%聚合物降滤失剂、0.8%复配铵盐、0.8%技术级低粘羧甲基纤维素、3%低荧光白沥青、0.5%生物聚合物、6%植物油润滑剂、4%轻钙、2%重钙、0.7%氢氧化钾、重晶石粉120%；

将以上物质，通过搅拌混合均匀即得。

实施例2

与实施例1组分及制备方法相同；

所述聚胺抑制剂为分子量小于1000的端氨基聚醚；

所述聚合物强包被剂为两性离子聚合物强包被剂乳液YL-HP；

所述技术级低粘羧甲基纤维素是以棉花纤维与氢氧化钠反应生成碱纤维素，然后用一氯乙酸进行羧甲基化而制得。

实施例3

水及以水的质量份数计的组分： 2%膨润土浆、2%聚胺抑制剂、12%复合甲酸盐、0.5%聚合物强包被剂、1%聚合物降滤失剂、0.5%复配铵盐、0.5%技术级低粘羧甲基纤维素、2%低荧光白沥青、0.3%生物聚合物、4%植物油润滑剂、2%轻钙、1%重钙、0.5%氢氧化钾、重晶石粉50%；

将所述膨润土浆放入水中混合均匀后静置8小时至24小时，然后加入其余物质，通过搅拌混合均匀即得。

实施例4

水及以水的质量份数计的组分：1%膨润土浆、3%聚胺抑制剂、15%复合甲酸盐、0.8%聚合物强包被剂、1%聚合物降滤失剂、0.5%复配铵盐、0.5%技术级低粘羧甲基纤维素、3%低荧光白沥青、0.3%生物聚合物、5%植物油润滑剂、3%轻钙、1%重钙、0.5%氢氧化钾、重晶石粉50-120%；

将上述膨润土浆放入水中混合均匀后静置8小时至24小时，然后加入其余物质，通过搅拌混合均匀即得。

环保型高性能水基钻井液性能试验数据，其中ρ为密度，FV为漏斗粘度，FL为API滤失量，K 为泥饼厚度，PH为酸碱度，KF为摩阻系数，Gel为静切力（初切/终切），Ф600为旋转粘度计读数，Ф300为旋转粘度计读数，Ф100为旋转粘度计读数，Φ6为旋转粘度计读数，Φ为3旋转粘度计读数，AV为表观粘度，PV为塑性粘度，YP为动切力，n为流性指数，k为稠度系数，HTHP为压高温高压滤失量。

将该环保高性能水基钻井液通过不同条件测得实验数据，由表1中性能数据可以看出：其具有较强的剪切稀释特性，动塑比可达0.5左右；具有独特的触变特性，初终切比值可控制在0.5，有利于降低压力激动；失水造壁性好，高温性能稳定；泥饼摩阻系数较低，有利于大位移水平井安全施工；固相容量限较高，钻井液密度调整范围较大。

表1 环保型高性能水基钻井液抗温与抗污染试验

环保型高性能水基钻井液试验后得到的结论

（1）极强的抑制性：膨润土在体系中不分散，强水敏页岩滚动回收率与油基钻井液基本相当。

（2）良好的造壁性：API滤失量可小于2mL，HTHP滤失量120℃、150℃均可低于10mL。

（3）较好的流变性：动塑比大于0.3，可调整至0.5以上，剪切稀释特性良好。

（4）独特的触变性：较高的初切力，不高的终切力，初切与终切比值接近0.5。

（5）优良的润滑性：固相含量低，对于大位移水平井液体润滑剂加量8-10%，并辅以低荧光白沥青封堵。

（6）切实的环保性：体系中所有材料均可降解。环保型高性能水基钻井液密度1.50g/cm³样品，经中国石油天然气集团公司环境监测总站生物毒性检测：EC50值为9.15×10⁴mg/L（EC50＞20000mg/L为无毒）。

（7）成本可接受性：环保型高性能水基钻井液成本与新疆油田大位移水平井使用的“多元协同钻井液体系”基本相当。

（8）储层保护特性：强抑制+低固相+屏蔽暂堵，岩心渗透率恢复值达88.2%。

（9）较好的抗温性：钻井液密度1.50g/cm³时，150℃高温下与150 ℃热滚后性能均稳定。

（10）抗盐钙能力强：抗钙3000mg/L以上，抗盐（氯离子）可超过100000mg/L。

Claims

1.一种环保型高性能水基钻井液，其特征在于，

主要以水的质量份数计的组分：0-2%膨润土浆、2-4%聚胺抑制剂、12-17%复合甲酸盐、0.5-0.8%聚合物强包被剂、1-2%聚合物降滤失剂、0.5-0.8%复配铵盐、0.5-0.8%技术级低粘羧甲基纤维素、2-3%低荧光白沥青、0.3-0.5%生物聚合物、4-6%植物油润滑剂、2-4%轻钙、1-2%重钙、0.5-0.7%氢氧化钾、重晶石粉50-120%，及余量的水。

2.根据权利要求1所述的一种环保型高性能水基钻井液，其特征在于：

水及以水的质量份数计的组分为：1%膨润土浆、3%聚胺抑制剂、15%复合甲酸盐、0.8%聚合物强包被剂、1%聚合物降滤失剂、0.5%复配铵盐、0.5%技术级低粘羧甲基纤维素、3%低荧光白沥青、0.3%生物聚合物、5%植物油润滑剂、3%轻钙、1%重钙、0.5%氢氧化钾、重晶石粉50-120%。

3.根据权利要求2所述的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，其特征在于：所述聚合物强包被剂为聚合物强包被剂乳液。

4.根据权利要求3所述的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，其特征在于：所述聚胺抑制剂为分子量小于1000的端氨基聚醚。

5.根据权利要求4所述的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，其特征在于：所述聚合物强包被剂为两性离子聚合物强包被剂乳液YL-HP。

6.根据权利要求1-5任一一项所述的环保型高性能水基钻井液制备方法为，将所选膨润土浆放入水中混合均匀后静置8小时至24小时，然后加入其余物质，通过搅拌混合均匀即得。

7.根据权利要求6所述的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，其特征在于：所述复配铵盐是以水解聚丙烯腈铵盐为主聚物，聚丙烯酸钾、两性离子聚合物降滤失剂、聚丙烯酰胺为辅聚物复合而成。

8.根据权利要求7所述的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，其特征在于：所述改性植物油由废弃植物油通过沉降24h,离心去杂质后与甲醇、催化剂在90℃反应6h，精馏后加入非离子表面活性剂和抗高温处理剂改性所得。

9.根据权利要求8所述的一种环保型高性能水基钻井液及其制备方法，其特征在于：所述技术级低粘羧甲基纤维素是以棉花纤维与氢氧化钠反应生成碱纤维素，然后用一氯乙酸进行羧甲基化而制得。