CN109337659A

CN109337659A - 一种耐高温油基钻井液及其制备方法

Info

Publication number: CN109337659A
Application number: CN201811315932.XA
Authority: CN
Inventors: 徐同台; 王伟; 李银素; 荆鹏; 杨艳; 黄献西
Original assignee: Beijing Great Stone Poplar Petroleum Science And Technology Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Great Stone Poplar Petroleum Science And Technology Development Co Ltd
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2019-02-15

Abstract

本发明公开了一种耐高温油基钻井液，所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为65：35‑95：5的基油和盐水组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机土0.5‑2.5g、主乳化剂0.5‑2g、辅乳化剂1‑2g、润湿剂1‑2g、碱度调节剂1‑3g、降滤失剂5‑8g、加重剂0‑230g；由本发明制得的钻井液经260℃热滚后，体系性能稳定，破乳电压达1000V以上，滤失量在8ml以下，且制备工艺简单，操作方便。

Description

一种耐高温油基钻井液及其制备方法

技术领域

本发明属于石油钻井工程钻井液技术领域，具体涉及一种耐高温油基钻井液及其制备方法。

背景技术

随着世界对石油天然气资源以及页岩气需求量的增加以及钻探技术的发展，深井、超深井已成为今后钻井技术发展的主要方向，两者的开发也扩展了油基钻井液的应用范围，对钻井液也提出了更高的要求。油基钻井液是以油为连续相的钻井液，在高温高压深井、水平井、大斜度定向井、小井眼钻井、页岩气钻井等应用越来越普遍；与水基钻井液相比较，油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等优点，目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段。

专利103614122B公开了一种用于页岩气开发钻井的油基钻井液，其组成为主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、碱度调节剂、有机土、增粘剂、降滤失剂、加重剂、水相、油相；其中各组分的重量百分比为：主乳化剂：0.2％－2％；辅乳化剂：0.1％－1％；润湿剂：0％－1.5％；碱度调节剂:0.2％－1.5％；有机土:0％－1.5％；增粘剂:0％－1.5％；降滤失剂:0.2％－2％；加重剂:0％－80％；水相:0％－20％；油相:余量。该专利提供的油基钻井液，能满足页岩气钻井对钻井液的特殊要求，在低温和高温下都具有较好的稳定性、良好的抑制性和润滑性，具有动塑比高，塑性粘度低、适用范围广、经济效益好的特点。但为了钻高温超深井，高温页岩气井必须要有和其配套的耐超高温的钻井液，上述专利中钻井液在50℃-200℃具有较好的应用效果，但当环境温度达到200℃以上时，便无法满足超高温页岩气井的需求。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种耐高温油基钻井液，该钻井液经260℃热滚后，体系性能稳定，破乳电压达1000V以上，滤失量在8ml以下，且制备工艺简单，操作方便。

本发明采用的技术方案如下：

一种耐高温油基钻井液，所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为65：35～95:5的基油和盐水组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机土0.5-2.5g、主乳化剂0.5-2g、辅乳化剂1-2g、润湿剂1-2g、碱度调节剂1-3g、降滤失剂5-8g、加重剂0-230g。

优选地，所述基油为矿物油，优选为白油或柴油。

优选地，所述盐水为100mL水中加入20-35g氯化钙后形成的氯化钙水溶液。

优选地，所述主乳化剂为PF-MOMUL；所述辅乳化剂为PF-MOCOAT；所述润湿剂为PF-MOWET-260。

优选地，所述碱度调节剂为氧化钙。

优选地，所述加重剂为铁矿粉和/或重晶石。

优选地，所述有机土为有机膨润土或有机蒙脱石。

优选地，所述降滤失剂为磺化沥青、改性沥青、天然沥青、腐殖酸酰胺、褐煤树脂、乳化沥青中的一种或几种。

本发明还公开了一种制备上述耐高温油基钻井液的方法，包括以下步骤：

A.量取基油，倒入高速搅拌杯中，分别加入主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂，搅拌4-6min；

B.向步骤A得到的溶液中加入盐水，搅拌15-20min，分别加入碱度调节剂、有机土、降滤失剂，继续搅拌10-20min，最后加入加重剂，搅拌10-25min即得耐高温油基钻井液。

优选地，步骤A和步骤B中搅拌时间之和为60min。

本发明中，

PF-MOWET-260具体为烷基酰胺基胺类表面活性剂：

英文全称：Oil base ultra-temperature--260℃wetting agent of COSL；

中文全称：中海油服油基钻井液超高温润湿剂；

PF-MOMUL具体为二萜类含氧表面活性剂：

英文全称：英文全称：Oil base main emulsifier of COSL；

中文全称：中海油服油基钻井液主乳化剂；

PF-MOCOAT具体为烷基多元酰胺类表面活性剂：

英文全称：Oil base second emulsifier of COSL；

中文全称：中海油服油基钻井液辅乳化剂。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

(1)本发明制备的油基钻井液，使用新型抗高温润湿剂PF-MOWET-260，该润湿剂兼有乳化、润湿、降滤失和超高温稳定的作用，该钻井液经260℃热滚16h后，体系性能稳定，破乳电压达1000V以上，滤失量在8ml以下，是一种耐高温性能佳、滤失量小、乳液稳定性好的油基钻井液体系。

(2)本发明制备的油基钻井液静止时可形成复杂、多孔的堆砌结构，随着剪切速率增大，不断向平滑的片状结构过渡、转变，使得钻井液具有了低粘高切的流变性能，塑性粘度低，有利于提高机械钻速，且大幅度提高了油基钻井液的携屑能力。

(3)本发明制备的油基钻井液既适用于深井超深井钻探，也适用于深部油气勘探、高温地热井钻探及未来可能实施的干热岩钻探；将为我国深部大陆科学钻探的实施提供钻井液方面的技术支持。

(4)本发明制备的油基钻井液适用范围广，其油水比可在65：35～95:5范围内可调，密度可在0.93-2.4g/cm³范围内可调，使用温度在50-260℃范围内都可以达到良好的应用效果。

具体实施方式

本发明不受实施例的限制，可根据以上描述本发明的实施方案和具体情况来确定具体的实施方式，下面结合具体试验例对本发明做进一步描述：

实施例1

一种耐高温油基钻井液，所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为90：10的3号白油和浓度为25％的氯化钙水溶液组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机膨润土0.5g、PF-MOMUL 1g、PF-MOCOAT1.4g、PF-MOWET-260 1g、氧化钙2g、磺化沥青6g、重晶石220g。

一种耐高温油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

A.用量筒量取270ml 3号白油，倒入高速搅拌杯中，分别加入3g PF-MOMUL、4.2gPF-MOCOAT、3g PF-MOWET-260，搅拌5min；

B.向步骤A得到的溶液中加入30ml浓度为25％氯化钙水溶液，搅拌15min，分别加入6g氧化钙、1.5g有机膨润土、18g磺化沥青，继续搅拌15min，最后加入660g重晶石，搅拌25min即得耐高温油基钻井液。

实施例2

一种耐高温油基钻井液，所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为85:15的3号白油和浓度为25％的氯化钙水溶液组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机膨润土1g、PF-MOMUL 1.5g、PF-MOCOAT1.5g、PF-MOWET-260 1.5g、氧化钙1.5g、改性沥青5g、重晶石210g。

一种耐高温油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

A.用量筒量取255ml 3号白油，倒入高速搅拌杯中，分别加入4.5gPF-MOMUL、4.5gPF-MOCOAT、4.5g PF-MOWET-260，搅拌4min；

B.向步骤A得到的溶液中加入45ml浓度为25％氯化钙水溶液，搅拌16min，分别加入4.5g氧化钙、3g有机膨润土、15g改性沥青，继续搅拌20min，最后加入630g重晶石，搅拌20min即得耐高温油基钻井液。

实施例3

一种耐高温油基钻井液，所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为90：10的0号柴油和浓度为20％的氯化钙水溶液组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机蒙脱石2.5g、PF-MOMUL 2g、PF-MOCOAT2g、PF-MOWET-260 2g、氧化钙3g、天然沥青7g、铁矿粉210g。

一种耐高温油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

A.用量筒量取270ml 0号柴油，倒入高速搅拌杯中，分别加入6g PF-MOMUL、6g PF-MOCOAT、6g PF-MOWET-260，搅拌6min；

B.向步骤A得到的溶液中加入30ml浓度为20％氯化钙水溶液，搅拌15min，分别加入9g氧化钙、7.5g有机蒙脱石、21g天然沥青，继续搅拌14min，最后加入630g铁矿粉，搅拌25min即得耐高温油基钻井液。

实施例4

一种耐高温油基钻井液，所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为80：20的0号柴油和浓度为35％的氯化钙水溶液组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机蒙脱石2g、PF-MOMUL 1.5g、PF-MOCOAT2g、PF-MOWET-260 1g、氧化钙2g、改性沥青6g、重晶石210g。

一种耐高温油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

A.用量筒量取240ml 0号柴油，倒入高速搅拌杯中，分别加入4.5gPF-MOMUL、6gPF-MOCOAT、3g PF-MOWET-260，搅拌5min；

B.向步骤A得到的溶液中加入60ml浓度为35％氯化钙水溶液，搅拌15min，分别加入6g氧化钙、6g有机蒙脱石、18g改性沥青，继续搅拌20min，最后加入630g重晶石，搅拌20min即得耐高温油基钻井液。

对比例1

一种用于页岩气开发钻井的油基钻井液，其中各组分的重量百分比为：长链烷基脂肪酸酰胺类非离子表面活性剂1.0％；长链烷基聚酰胺类非离子表面活性剂0.15％；长链烷基聚氧乙烯醚类非离子表明活性剂0.5％；氧化钙:1.0％；有机膨润土:1.0％；改性沥青:1.0％；重晶石630g；浓度为20％的氯化钙水溶液:18％；0号柴油:余量。

性能测试

对实施例1～实施例4以及对比例1中的耐高温油基钻井液分别进行AV、PV等性能参数测试，测试方法如下：将油基钻井液倒入带加热套的测定杯中，加热至66℃，测定油基钻井液在常温下的流变性以及破乳电压，再放入老化罐中，拧紧老化罐盖子。将滚子加热炉的温度调至260℃后开始升温，将老化罐放入滚子加热炉中，在260℃的温度下热滚16h后，取出老化罐，降温后将油基钻井液倒入高速搅拌杯中，在12000r/min转速下高速搅拌10min，然后测定油基钻井液在66℃(150℉)下的流变，并测定其在180℃高温高压滤失量以及破乳电压；具体结果见表1：

表1

由试验数据可以看出,实施例中的油基钻井液经260℃热滚后,体系各项性能稳定,而对比例中经过260℃高温热滚后体系性能变差,破乳电压降低,高温高压滤失量升高。

Claims

1.一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述钻井液由油包水基液、主乳化剂、辅乳化剂、降滤失剂、碱度调节剂、有机土、润湿剂和加重剂粉组成；所述油包水基液由体积比为65：35-95：5的基油和盐水组成；以每100mL油包水基液计，其余组分的加入量为：有机土0.5-2.5g、主乳化剂0.5-2g、辅乳化剂1-2g、润湿剂1-2g、碱度调节剂1-3g、降滤失剂5-8g、加重剂0-230g。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述基油为矿物油，优选为白油或柴油。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述盐水为100mL水中加入20-35g氯化钙后形成的氯化钙水溶液。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述主乳化剂为PF-MOMUL；所述辅乳化剂为PF-MOCOAT；所述润湿剂为PF-MOWET-260。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述碱度调节剂为氧化钙。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述加重剂为铁矿粉和/或重晶石。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述有机土为有机膨润土或有机蒙脱石。

8.根据权利要求1所述的一种耐高温油基钻井液，其特征在于：所述降滤失剂为磺化沥青、改性沥青、天然沥青、腐殖酸酰胺、褐煤树脂、乳化沥青中的一种或几种。

9.一种制备权利要求1所述的耐高温油基钻井液的方法，其特征在于包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种制备耐高温油基钻井液的方法，其特征在于：步骤A和步骤B中搅拌时间之和为60min。