CN110144197A - 一种钻井液用稀释剂 - Google Patents
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Abstract
一种钻井液用稀释剂，本发明属于石油勘探钻井液的技术领域，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠15‑20份，氟化硅10‑18份，硫酸钠5‑15份，聚丙烯酸钠60‑150份，磺酸盐5‑15份，磷酸钾10‑20份，有机硅偶联剂5‑8份，海藻酸钠3‑5份。本发明钻井液用稀释剂在钻井泥浆中有超强的稀释降粘能力，突出的特点是抗高温能力强，抗盐、抗钙，对钻井液体系有分散、润滑、消泡等作用。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探钻井液的技术领域，具体涉及一种钻井液用稀释剂。本发明钻井液用稀释剂在钻井泥浆中有超强的稀释降粘能力，突出的特点是抗高温能力强，抗盐、抗钙，对钻井液体系有分散、润滑、消泡等作用。
背景技术
钻井液是钻井工程中重要的流体，其性能的优劣直接关系到钻井质量的好坏，更对一个油田的采油效率高低起到至关重要的作用。随着深井钻井技术的飞速发展，深井、超深井钻井液面临的技术难题越来越突出。
钻井液易出现稠化问题，通常需要加入稀释剂来进行调节，所谓稀释剂是指能解除钻井液稠化的化学剂。钻井液稠化的主要原因是钻井液中固相颗粒过多及黏土颗粒形成网架结构。在含有聚合物的钻井液中，聚合物长链分子和粘土颗粒作用，或聚合物分子间相互作用形成网络结构也会引起钻井液粘切增大。无机电介质的污染，使粘土颗粒水化层变薄也易形成空间网架结构导致钻井液增稠。
稀释剂的稀释作用首先是通过试剂吸附在粘土颗粒上，拆散或削弱了黏土颗粒形成的网架结构达到稀释作用。同时，由于稀释剂具有较强的吸附能力及与聚合物分子形成化合物等作用，可使吸附在黏土颗粒上的长链聚合物解吸，从而起到稀释的作用。
常用的钻井液稀释剂有FCLS、水解聚丙烯腈铵盐等。FCLS是一种抗钙、抗高温强的钻井液稀释剂，但是使用时需要pH值大于10，不利于井壁稳定，另外含有重金属铬，易污染环境、对人体有害，因此已被逐步淘汰。水解聚丙烯腈铵盐作为稀释剂具有较强的抑制粘土膨胀和降滤失作用，加入钻井液后能有效保护井壁、防止井径扩大，但是给后期施工带来困难，因此不适用于上部地层钻井使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井液用稀释剂，是一种无毒无污染的绿色环保型新产品。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种钻井液用稀释剂，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠15-20份，氟化硅10-18份，硫酸钠5-15份，聚丙烯酸钠60-150份，磺酸盐5-15份，磷酸钾10-20份，有机硅偶联剂5-8份，海藻酸钠3-5份。
所述的一种钻井液用稀释剂，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠16份，氟化硅16份，硫酸钠8份，聚丙烯酸钠80份，磺酸盐14份，磷酸钾18份，有机硅偶联剂7份，海藻酸钠4份。
所述的一种钻井液用稀释剂，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠15份，氟化硅10份，硫酸钠5，聚丙烯酸钠60份，磺酸盐5份，磷酸钾10份，有机硅偶联剂5份，海藻酸钠3份。
所述的一种钻井液用稀释剂，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠20份，氟化硅18份，硫酸钠15份，聚丙烯酸钠150份，磺酸盐15份，磷酸钾20份，有机硅偶联剂8份，海藻酸钠5份。
所述的一种钻井液用稀释剂，所述的磺酸盐选自磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠中的一种或任意组合。
所述的一种钻井液用稀释剂，所述的有机硅偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或任意组合。
所述的一种钻井液用稀释剂，还包括以下重量份数的磺酸化聚合环糊精4-8份。
所述的一种钻井液用稀释剂，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠18份，氟化硅15份，硫酸钠10份，聚丙烯酸钠100份，磺酸盐10份，磷酸钾15份，有机硅偶联剂6份，海藻酸钠4份，磺酸化聚合环糊精5份。
本发明的有益效果是：
本发明钻井液用稀释剂在钻井泥浆中有超强的稀释降粘能力，突出的特点是抗高温能力强，抗盐、抗钙，对钻井液体系有分散、润滑、消泡等作用，高温降粘效果远优于铁路盐，并能有效地抑制页岩水化，改善钻井液的造壁功能。在泥浆密度1.5克/立方厘米时仍有良好的稳定性，泥浆维护处理可长达七天以上，且凝胶轻度低，降低了切力，大大提高了钻井效率。
本发明中亚硫酸钠、氟化硅、硫酸钠、聚丙烯酸钠、磺酸盐、磷酸钾联用，具有提高抗高温稀释性能、韧性及润滑性。本发明添加有机硅偶联剂，具有表面活性和渗透作用。本发明加入海藻酸钠能够提高土壤的活性起到稀释作用，并能有效地抑制页岩水化，改善钻井液的造壁功能。本发明中加入亚硫酸钠起到抗高温的作用，加入氟化硅起到增水性的作用，加入硫酸钠起到热稳定性的作用，加入聚丙烯酸钠起到稀释作用，加入磺酸盐起到润滑作用，加入磷酸钾起到降粘剂作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
一、具体实施例
实施例1
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠16g，氟化硅16g，硫酸钠8g，聚丙烯酸钠80g，磺酸钠14g，磷酸钾18g，乙烯基三甲氧基硅烷7g，海藻酸钠4g。
实施例2
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠15g，氟化硅10g，硫酸钠5，聚丙烯酸钠60g，木质素磺酸钙5g，磷酸钾10g，乙烯基三乙酰氧基硅烷5g，海藻酸钠3g。
实施例3
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠20g，氟化硅18g，硫酸钠15g，聚丙烯酸钠150g，木质素磺酸钠15g，磷酸钾20g，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷8g，海藻酸钠5g。
实施例4
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠17g，氟化硅14g，硫酸钠7g，聚丙烯酸钠70g，磺酸钠8g，磷酸钾13g，乙烯基三甲氧基硅烷6g，海藻酸钠4g。
实施例5
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠19g，氟化硅12g，硫酸钠12g，聚丙烯酸钠130g，木质素磺酸钠11g，磷酸钾16g，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷7g，海藻酸钠3g。
实施例6
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠18g，氟化硅15g，硫酸钠10g，聚丙烯酸钠100g，磺酸盐10g，磷酸钾15g，有机硅偶联剂6g，海藻酸钠4g。
实施例7
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠16g，氟化硅16g，硫酸钠8g，聚丙烯酸钠80g，磺酸钠14g，磷酸钾18g，乙烯基三甲氧基硅烷7g，海藻酸钠4g，磺酸化聚合环糊精4g。
实施例8
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠15g，氟化硅10g，硫酸钠5，聚丙烯酸钠60g，木质素磺酸钙5g，磷酸钾10g，乙烯基三乙酰氧基硅烷5g，海藻酸钠3g，磺酸化聚合环糊精6g。
实施例9
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠20g，氟化硅18g，硫酸钠15g，聚丙烯酸钠150g，木质素磺酸钠15g，磷酸钾20g，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷8g，海藻酸钠5g，磺酸化聚合环糊精7g。
实施例10
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠17g，氟化硅14g，硫酸钠7g，聚丙烯酸钠70g，磺酸钠8g，磷酸钾13g，乙烯基三甲氧基硅烷6g，海藻酸钠4g，磺酸化聚合环糊精5g。
实施例11
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠19g，氟化硅12g，硫酸钠12g，聚丙烯酸钠130g，木质素磺酸钠11g，磷酸钾16g，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷7g，海藻酸钠3g，磺酸化聚合环糊精8g。
实施例12
一种钻井液用稀释剂，包括以下原料：亚硫酸钠18g，氟化硅15g，硫酸钠10g，聚丙烯酸钠100g，磺酸盐10g，磷酸钾15g，有机硅偶联剂6g，海藻酸钠4g，磺酸化聚合环糊精5g。
二、性能试验
I降粘率和1min中静切力测定
1、取上述实施例1-12所得的钻井液稀释剂作为式样，记录外观形态。
2、以上述实施例1-12所得的钻井液稀释剂作为式样，称取式样5.0g，置于烧杯中加入150ml蒸馏水搅拌溶解，加入100ml蒸馏水搅拌溶解，用pH试纸测其pH值。
3、测定降粘率；
按蒸馏水：膨润土：碳酸钠＝100:6:0.21(按试验土比例的3.5％计算)配置基浆，高速搅拌20min，再密封养护24h。取养护后的基浆，用低速搅拌器边搅边加入重晶石粉，将基浆密度提高到1.50g/cm3，再低速搅拌30min，立即用粘度计测其在转速为100r/min时的粘度值，其值应在50±5范围内，否则应调整土的加量。
取配置好的基浆400ml加入6.0g降粘剂，高速搅拌20min后，装入高温罐，于180℃下热滚16h后取出，冷却打开，高速搅拌10min，立即用粘度计测其转速为100r/min时粘度值，然后用直读式粘度计按GB/T16783.1-2006中6.3.2的方法测定静止1min的静切力，然后按下列公式(1)计算其降粘率。
取配置好的基浆400ml，加入8.0g降粘剂,高速搅拌20min后，装入高温罐，于200℃下热滚16h后取出，冷却打开，高速搅拌10min，立即用粘度计测其转速为100r/min时粘度值，然后用直读式粘度计按GB/T16783.1-2006中6.3.2的方法测定静止1min的静切力，然后按下列公式(2)计算其粘度率。
DI1＝(Φ100-Φ1001)/Φ100×100％ (1)
DI2＝(Φ100-Φ1002)/Φ100×100％ (2)
式中：DI1—180℃降粘率，％；
DI2—200℃老化后降粘率，％
Φ100—基浆室温时的读数；
Φ1001—基浆180℃时的读值；
Φ1002—基浆200℃时的读值。
测得试验值：本产品为黑色液体，数据参见表1.
表1
由表1的降粘率数据可以看出，本发明的钻井液用稀释剂抗高温性能好，且在加入磺酸化聚合环糊精后，可以进一步提高抗高温性能。
II高温高压滤失量测定
1、试验方法：以实施例1和实施例7为例进行试验
采用负载转速为11000±300r/min，转轴应装有直径约25mm的单正弦波形的叶片，且凹面朝上的搅拌器；滚子加热炉及养护罐；高温高压滤失仪(符合GB/T 16783.1-2006中7.3.1.1～7.3.1.5的规定)；磁力搅拌器；分度值0.01g的天平；直读式粘度计(符合GB/T16783.1-2006中6.3.1.1的规定)。
准备氯化钠(化学纯)、氢氧化钠(化学纯，配成20％的水溶液)、钠膨润土(符合SY5490-1993的规定)、评价土(符合SY 5444-1992的规定)、蒸馏水(符合GB/T 6682-2008三级水的规定)、Whatman 50号滤纸、pH试纸(色阶0.5)。
2、抗盐型试样浆表观粘度、高温高压滤失量
基浆的制备：
制备两份基浆。每份取350mL蒸馏水，加入21.0g钠膨润土和16.0g评价土，高速搅拌20min，其间至少中断两次以刮下粘附在杯壁上的样品，在(25±1)℃下密闭养护24h。
试样浆及测定：
取两份基浆分别加入稀释剂试样28.0g，高速搅拌10min，再加入氯化钠52.0g、20％氢氧化钠溶液5ml，累计高速搅拌20min，其间至少中断两次以刮下粘附在杯壁上的样品。将试样浆转入养护罐中，在高温下(160℃，180℃，200℃)滚动16h，取出养护罐，冷却后打开，高速搅拌5min(如有气泡可加入数滴消泡剂)，按GB/T 16783.1-2006中6.3和7.3的规定测定试样浆表观粘度和140℃的高温高压滤失量。
3、普通型试样浆表观粘度、高温高压滤失量
基浆的制备：
制备两份基浆。每份取350mL蒸馏水，加入21.0g钠膨润土和16.0g评价土，高速搅拌20min，其间至少中断两次以刮下粘附在杯壁上的样品，在(25±1)℃下密闭养护24h。
试样浆及测定：
取两份基浆分别加入稀释剂试样10.5g，高速搅拌10min，再加入氯化钠7.0g，20％氢氧化钠溶液2ml，累计高速搅拌20min，其间至少中断两次以刮下粘附在杯壁上的样品。将试样浆转入养护罐中，在高温下滚动16h(160℃，180℃，200℃)，取出养护罐，冷却后打开，高速搅拌5min(如有气泡可加入数滴消泡剂)，按GB/T 16783.1-2006中6.3和7.3的规定测定试样浆表观粘度和140℃的高温高压滤失量。
测定试验结果参见表2。
表2
根据表2的试验数据与企标对比，可以看出，本发明可以降低高温高压滤失量。
Claims (8)
1.一种钻井液用稀释剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠15-20份，氟化硅10-18份，硫酸钠5-15份，聚丙烯酸钠60-150份，磺酸盐5-15份，磷酸钾10-20份，有机硅偶联剂5-8份，海藻酸钠3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠16份，氟化硅16份，硫酸钠8份，聚丙烯酸钠80份，磺酸盐14份，磷酸钾18份，有机硅偶联剂7份，海藻酸钠4份。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠15份，氟化硅10份，硫酸钠5，聚丙烯酸钠60份，磺酸盐5份，磷酸钾10份，有机硅偶联剂5份，海藻酸钠3份。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠20份，氟化硅18份，硫酸钠15份，聚丙烯酸钠150份，磺酸盐15份，磷酸钾20份，有机硅偶联剂8份，海藻酸钠5份。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，所述的磺酸盐选自磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠中的一种或任意组合。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，所述的有机硅偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或任意组合。
7.根据权利要求1所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，还包括以下重量份数的磺酸化聚合环糊精4-8份。
8.根据权利要求7所述的一种钻井液用稀释剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：亚硫酸钠18份，氟化硅15份，硫酸钠10份，聚丙烯酸钠100份，磺酸盐10份，磷酸钾15份，有机硅偶联剂6份，海藻酸钠4份，磺酸化聚合环糊精5份。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190820 |