CN109943299A - 稳定非常规储层的微乳纳米钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:100~150份水、1~3份膨润土、0.5~1份碳酸钠、0.5~1份氢氧化钠、1~2份微乳液、0.1~0.3份黄原胶、0.5~1份降失水剂、0.5~1.5份封堵剂、0.5~1份润滑剂。本发明具有提高钻井液流变性和降低滤失量的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及钻井领域。更具体地说,本发明涉及一种稳定非常规储层的微乳纳米钻井液。
背景技术
非常规油气资源存在于大面积遍布的石油聚集中,它不受水动力效应的明显影响,包括煤层气、致密砂岩气、页岩气、盆地中心气等等,非常规储层以微孔、纳米孔为主,孔喉结构复杂,21世纪以来,世界经济进入新的发展周期,各国对石油天然气资源的需求直线上升,需要更好的利用非常规油气资源,那么,开采非常规储层油气资源的设备需要更完善,钻井液是开采非常规储层油气资源需要用到的材料;
钻井液是指在钻井过程中,孔内使用的循环冲洗介质,钻井液的粘度、切力、滤失量等性能对钻井设备在钻探非常规储层的过程中影响较大,钻井液性能不好,容易造成井壁失稳的情况,井壁失稳一直是困扰石油工业界的一个大问题,在世界许多油田都存在,一直没有能够很好的解决,据保守估计,处理井壁失稳消耗的时间约占钻井总时间的5~6%,每年约给世界石油工业造成5~6亿美元的损失,现有的纳米材料应用于钻井液和完井液可以有效解决井壁稳定的钻井问题,但是钻井液的性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,具有提高钻井液流变性和滤失量的效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:100~150份水、1~3份膨润土、0.5~1份碳酸钠、0.5~1份氢氧化钠、1~2份微乳液、0.1~0.3份黄原胶、0.5~1份降失水剂、0.5~1.5份封堵剂、0.5~1份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:10~15取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声5~8h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
优选的是,所述膨润土的粒径为100~120目。
优选的是,所述微乳液与所述封堵剂的重量比为1.5~2:1。
优选的是,所述润滑剂为聚乙烯蜡、液体石蜡、水溶性硅油、甘油三羟硬脂酸酯中的一种。
优选的是,所述微乳液的制备方法中每升反应容器氮气的通入量为50~80ml/min。
优选的是,还包括:pH调节剂,所述pH调节剂为柠檬酸、盐酸、乙酸、富马酸中的一种。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、微乳液有提高钻井液流变性的作用,钻井液流变性能提高,钻井设备钻井过程中产生的摩擦力小,能提高钻速,缩短钻井周期,减少钻井液对油气层长时间浸泡产生的岩壁不稳定性,起到稳定井壁的效果;
第二、封堵剂颗粒性强,不容易聚结成大颗粒,流动性快,使钻井液中物质可以在较短时间快速进入非常规储层的纳米孔和微孔,起到防止钻井液液相流失的作用;
第三、降失水剂的稳定性强,可在钻井过程中在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼,从而能够提高储层的封闭性,降低钻井液的失水速度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
<实施例1>
稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:100份水、1份膨润土、0.5份碳酸钠、0.5份氢氧化钠、1份微乳液、0.1份黄原胶、0.5份降失水剂、0.5份封堵剂、0.5份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:10取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声5h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
<实施例2>
稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:150份水、3份膨润土、1份碳酸钠、1份氢氧化钠、2份微乳液、0.3份黄原胶、1份降失水剂、1.5份封堵剂、1份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:15取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声8h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
<实施例3>
稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:120份水、2份膨润土、0.8份碳酸钠、0.7份氢氧化钠、1.5份微乳液、0.2份黄原胶、0.8份降失水剂、1份封堵剂、0.8份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:12取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声6h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
<对比例1>
稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:120份水、2份膨润土、0.8份碳酸钠、0.7份氢氧化钠、1.5份微乳液、0.2份黄原胶、0.8份降失水剂、1份封堵剂、0.8份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:12取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声6h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂。
<对比例2>
稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:120份水、2份膨润土、0.8份碳酸钠、0.7份氢氧化钠、1.5份微乳液、0.2份黄原胶、0.8份降失水剂、1份封堵剂、0.8份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:12取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声6h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
<对比例3>
稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,按重量份计,所述钻井液包括:120份水、2份膨润土、0.8份碳酸钠、0.7份氢氧化钠、1.5份乳化剂、0.2份黄原胶、0.8份降失水剂、1份封堵剂、0.8份润滑剂;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
<对比例4>
公开号CN104419389A的纳米钻井液。
<钻井液性能评价>
取实施例1~3、对比例1~4的钻井液对密度、pH值、固相含量、含砂量进行测试,密度采用比重测定仪测量,pH值采用比色法测量,固相含量采用ZNG型泥浆固相含量测定仪测量,记录其结果,结果如表1所示;
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
pH值 | 9.8 | 9.5 | 9.2 | 9.3 | 9.5 | 9.4 | 9.2 |
密度(g/cm<sup>3</sup>) | 1.08 | 1.05 | 1.04 | 1.05 | 1.06 | 1.05 | 1.03 |
固相含量(%) | 1.35 | 1.40 | 1.38 | 1.32 | 1.34 | 1.35 | 1.32 |
据表1所示,实施例1~3、对比例1~4的钻井液密度轻、pH值适合地层钻井、固相含量小,适于钻井设备钻井。
<钻井液滤失量测量>
选取实施例3、对比例1~2、对比例4的钻井液,测量钻井液的滤失量,滤失量采用高温高压滤失仪测定,结果如表2所示;
表2
实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例4 | |
常温常压中的滤失量(mL) | 2.4 | 2.8 | 2.7 | 3.0 |
120℃高温高压中的滤失量(mL) | 7.2 | 7.4 | 7.5 | 8.0 |
由实施例3、对比例1、对比例2、对比例4的数据结果显示,实施例3的降失水性能优于对比例1、对比例2和对比例4,表明封堵剂和降失水剂对钻井液的降失水性能有促进的作用,钻井液中的封堵剂颗粒性强,不容易聚结成大颗粒,流动性快,使钻井液中物质可以在较短时间内快速进入非常规储层的纳米孔和微孔,起到防止钻井液液相流失的作用,钻井液中的降失水剂的稳定性强,可在钻井过程中在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼,从而能够提高储层的封闭性,降低钻井液的失水速度。
<钻井液流变性测量>
选取实施例3、对比例3、对比例4的钻井液,测量钻井液的粘度和切力,表观粘度、塑性粘度、动切力采用ZNN-D6六速旋转粘度计测量,结果如表3所示;
表3
表观粘度(mPa.s) | 塑性粘度(mPa.s) | 动切力(Pa) | |
实施例3 | 26 | 20 | 5 |
对比例3 | 30 | 24 | 8 |
对比例4 | 39 | 29 | 10 |
由表3可知,实施例3的表观粘度、塑性粘度、动切力低于对比例3和对比例4,表明实施例3的钻井液有较好的流变性,微乳液颗粒小,分散均匀,使钻井液流变性能提高,钻井液流变性提高,钻井设备钻井过程中产生的摩擦力小,能提高钻速,缩短钻井周期,减少钻井液对油气层长时间浸泡产生的岩壁不稳定性,钻井液的动切力小,起下钻、开泵产生的压力激动就越小,利于提高井壁的稳定性。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (6)
1.稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,其特征在于,按重量份计,所述钻井液包括:100~150份水、1~3份膨润土、0.5~1份碳酸钠、0.5~1份氢氧化钠、1~2份微乳液、0.1~0.3份黄原胶、0.5~1份降失水剂、0.5~1.5份封堵剂、0.5~1份润滑剂;
所述微乳液的制备方法为:按重量比200:1:10~15取丙烯酰胺、过硫酸钾、二丙二醇二甲醚混合,置于70℃的温度下搅拌2h,形成第一溶液,再按重量比100:1:1:40将第一溶液、鼠李糖脂、六甲基磷酸酯以及水搅拌混合,形成第二溶液,在氮气保护气氛下,按重量比200:1:0.5将第二溶液、三硬脂酸甘油酯、过氧化苯甲酰混合超声5~8h,超声频率为50kHz,得微乳液;
所述降失水剂的制备方法为:按重量比2:1:1将白油、苯酚、木质磺酸盐混合搅拌,形成第一混合物,升温至60℃,向第一混合物中逐渐加入0.3倍重量于第一混合物的黄腐酸,加入时间为30min,搅拌2h,再用饱和的碳酸氢钠水溶液进行中和至中性,再用乙酸乙酯进行提取,将提取液浓缩、干燥得固体,按重量比5:1将固体与异丁醇(2-甲基-1-丙醇)混溶形成第二混合物,再按重量比10:1:1将第二混合物、丙烯酸-2-羟乙基酯、苯乙烯混合,得降失水剂;
所述封堵剂的制备方法为:将沥青粉碎,过100目筛,取筛下物,按重量比3:1:2将筛下物、聚阴离子纤维素、四乙二醇二甲醚混合搅拌,形成第三混合物,按重量比6:1将第三混合物和质量分数为15%的硫酸溶液在50℃的温度下搅拌60min,再用质量分数为10%的氢氧化钠溶液中和至中性,过滤,烘干,粉碎,过100目筛,得反应物粉末,按重量比2:1:3将白油、反应物粉末、丙二醇嵌段聚醚搅拌混合,得封堵剂。
2.如权利要求1所述的稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,其特征在于,所述膨润土的粒径为100~120目。
3.如权利要求1所述的稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,其特征在于,所述微乳液与所述封堵剂的重量比为1.5~2:1。
4.如权利要求1所述的稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,其特征在于,所述润滑剂为聚乙烯蜡、液体石蜡、水溶性硅油、甘油三羟硬脂酸酯中的一种。
5.如权利要求1所述的稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,其特征在于,所述微乳液的制备方法中每升反应容器氮气的通入量为50~80ml/min。
6.如权利要求1所述的稳定非常规储层的微乳纳米钻井液,其特征在于,还包括:pH调节剂,所述pH调节剂为柠檬酸、盐酸、乙酸、富马酸中的一种。
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