CN111057527A - 一种高密度油基钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高密度油基钻井液领域，更具体涉及一种适用于高压页岩气地层的高密度油基钻井液及其制备方法。本发明所述高密度油基钻井液包括以下重量份的原料：基油80‑90份、主乳化剂2‑4份、辅乳化剂0.5‑3份、有机膨润土1‑2份、碱度调节剂2‑3份、降滤失剂3‑5份、质量分数为25‑35%的氯化钙水溶液10‑20份以及加重剂，所述主乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺、顺丁烯聚酰胺、聚氧乙烯醚组成，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。本发明所述以柴油或白油为连续相的油基钻井体系均具有良好的乳化作用，破乳电压高，高温高压失水小，抑制性强，高固相含量的情况下流动性良好。
Description
技术领域
本发明涉及高密度油基钻井液领域，更具体涉及一种适用于高压页岩气地层的高密度油基钻井液及其制备方法。
背景技术
近年来，随深井钻井技术取得较大的发展、钻井深度的不断增加，高温、高压及多压力系统等复杂地层不断增多，高密度钻井液的应用范围越来越广。钻井液作为钻井工程的重要组成部分，其性能直接关系到深井、超深井的钻井质量、钻井成本和钻井周期。与水基钻井液相比，高密度油基钻井液的防塌、润滑、防卡、抗污染等方面具有无可比拟的优势。然而，现有高密度油基钻井液在实际应用中，由于其固相含量较高导致粘度、切力过高变稠从而影响流变性进而发生井漏、钻井液失稳等复杂故障，因此研制出流变性、沉降稳定性等综合性质优异的高密度油基钻井液有利于加快对深井、超深井地层(如塔里木油田、涪陵平桥、自贡等区块)页岩气的勘探开发。
公开号为CN 106967395A的中国专利提出一种高密度、低粘度油基钻井液，包括主乳化剂、辅乳化剂、润滑稀释剂、碱度调节剂、有机膨润土等组分，其主乳化剂包括油酸、二聚酸和妥儿油脂肪酸，所述辅乳化剂由包括油酸、妥儿油脂肪酸、二乙醇胺和三乙醇胺的原料制备得到。该油基钻井液虽然能够在一定程度上降低高密度油基钻井液的粘度，但其效果仍不理想，且所述辅乳化剂的成分及制备较为复杂不利于推广应用；且所述高密度油基钻井液粘切过低时，加重材料易沉降，高密度油基钻井液的性能易发生变化，对高压地层井壁稳定影响较大。故，现有技术具有较大的改进空间。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种高密度油基钻井液及其配制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高密度油基钻井液，按重量份计，包括如下组分：基油80-90份、主乳化剂2-4份、辅乳化剂0.5-3份、有机膨润土1-2份、碱度调节剂2-3份、降滤失剂3-5份、质量分数为25-35％的氯化钙水溶液10-20份以及加重剂，所述主乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺7-8份、顺丁烯聚酰胺3-5份、聚氧乙烯醚1-3份组成，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
根据以上方案，所述基油包括柴油、白油。
根据以上方案，所述碱度调节剂包括氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钙中的一种或几种。
根据以上方案，所述降滤失剂包括沥青、改性褐煤树脂。
根据以上方案，所述加重剂组分将钻井液密度加重至达到2.0～2.5g/cm3；所述的加重剂为重晶石粉、铁矿粉、石灰石粉或方铅矿粉中的一种或几种。
根据以上方案，所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入基油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入主乳化剂、辅乳化剂、有机膨润土、碱性调节剂、降滤失剂、质量分数为25-35％的氯化钙水溶液，最后加入加重剂将钻井液的密度加重至达到2.0～2.5g/cm3。
本发明以基油作为高密度油基钻井液的连续相，以氯化钙水溶液作为分散相，由高级脂肪酸脂二乙烯三胺、顺丁烯聚酰胺、聚氧乙烯醚三种不同组分复配组成主乳化剂。复配的主乳化剂既具有亲水亲油性,又增大了HLB值,同时改变了分子结构，形成的乳化膜强度更强，具有更好的乳化能力。在油水界面形成具有一定强度的吸附膜，形成稳定的油包水乳状液，所述十二烷基苯磺酸钠作为辅乳化剂，其中的十二烷基属于亲油链烃，而苯磺酸钠离子是亲水基团，通过表面活性剂，将亲水物质与油相结合的更紧密，改善乳状液的亲水亲油平衡，其与主乳化剂配合形成密堆的复合膜，增强了高密度油基钻井液的稳定性。
本发明的有益效果在于：
本发明采用不同结构的组分复配组成主乳化剂，所得钻井液体系在油水界面具有一定强度的吸附膜，搭配辅乳化剂形成密堆的复合膜，提高乳化稳定性、耐温性；对以柴油和白油为连续相的油基钻井体系均具有良好的乳化作用，破乳电压高，高温高压失水小，抑制性强，在高固相含量的情况下流动性良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1
一种高密度油基钻井液，按重量份计，包括如下组分：柴油80份、主乳化剂2份、辅乳化剂1份、有机膨润土1份、氧化钙2份、沥青3份、质量分数为25的氯化钙水溶液20份以及重晶石粉，所述主乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺7份、顺丁烯聚酰胺3份、聚氧乙烯醚1份组成，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述重晶石粉将钻井液密度加重至达到2.0g/cm3。
所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入柴油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入主乳化剂、辅乳化剂、有机膨润土、氧化钙、沥青、质量分数为25-35％的氯化钙水溶液，最后加入重晶石粉将钻井液的密度加重至达到2.0g/cm3。
实施例2
一种高密度油基钻井液，按重量份计，包括如下组分：白油85份、主乳化剂4份、辅乳化剂3份、有机膨润土1.5份、氢氧化钠2.5份、改性褐煤树脂4 份、质量分数为30％的氯化钙水溶液15份以及重晶石粉，所述主乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺7.5份、顺丁烯聚酰胺4份、聚氧乙烯醚2份组成，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述重晶石粉将钻井液密度加重至达到 2.3g/cm3。
所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入白油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入主乳化剂、辅乳化剂、有机膨润土、氢氧化钠、改性褐煤树脂、质量分数为30％的氯化钙水溶液，最后加入重晶石粉将钻井液的密度加重至达到2.3g/cm3。
实施例3
一种高密度油基钻井液，按重量份计，包括如下组分：柴油90份、主乳化剂4份、辅乳化剂0.5份、有机膨润土1.5份、氢氧化钙3份、沥青5份、质量分数为35％的氯化钙水溶液10份以及加重剂，所述主乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺8份、顺丁烯聚酰胺5份、聚氧乙烯醚3份组成，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；所述加重剂及重晶石粉和铁矿粉的混合物，所述加重剂将钻井液密度加重至达到2.5g/cm3。
所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入柴油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入主乳化剂、辅乳化剂、有机膨润土、氢氧化钙、沥青、质量分数为35％的氯化钙水溶液，最后加入加重剂将钻井液的密度加重至达到2.5g/cm3。
对比例1
一种高密度油基钻井液，按重量份计，包括如下组分：柴油85份、主乳化剂4份、辅乳化剂1份、有机膨润土1份、氧化钙3份、沥青5份、质量分数为30％的氯化钙水溶液15份以及重晶石和铁矿粉，所述主乳化剂为聚氧乙烯醚，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述重晶石和铁矿粉将钻井液密度加重至达到2.5g/cm3。
所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入柴油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入主乳化剂、辅乳化剂、有机膨润土、氧化钙、沥青、质量分数为30％的氯化钙水溶液，最后加入重晶石和铁矿粉将钻井液的密度加重至达到2.5g/cm3。
对比例2
一种高密度油基钻井液，按重量份计，包括如下组分：柴油90份、乳化剂 4份、有机膨润土1.5份、氧化钙3份、沥青5份、质量分数为30％的氯化钙水溶液10份以及重晶石和铁矿粉，所述乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺8份、顺丁烯聚酰胺5份、聚氧乙烯醚3份组成，所述重晶石和铁矿粉将钻井液密度加重至达到2.5g/cm3。
所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入柴油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入乳化剂、有机膨润土、氧化钙、沥青、质量分数为 30％的氯化钙水溶液，最后加入重晶石和铁矿粉将钻井液的密度加重至达到 2.5g/cm3。
本发明所得高密度油基钻井液已在201H7-6井高压页岩气水平井成功运用，水平段长达1500米，在钻探过程中，井壁稳定，无复杂故障。
1、将上述实施例和对比例所得钻井液进行性能测试(测定方法参照《GB/T 16782-1997油基钻井液现场测试程序》)，结果如下表1：
表1
备注：性能数据的测试温度为25℃，API：常温中压失水；HTHP：高温高压失水，其测试条件为3.5MPa×150℃；PV：塑性粘度；YP：动切力；回收率测试方法为称取50g龙马溪组钻屑，倒入装有350ml钻井液的老化罐中，热滚 16h后测试滚动回收率，回收率越高则钻井液的抑制性越强。
2、沉降稳定性测试：将实施例及对比例的钻井液在150℃热滚8h，静止24h 后对上下层密度进行测试，结果如下表2：
表2
从上表1、表2可见，本发明通过采用了三种组分复配组成主乳化剂，并搭配辅乳化剂等组分，使所得高密度钻井液具有良好的破乳稳定性、流变性、抑制性、沉降稳定性。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (6)
1.一种高密度油基钻井液，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：基油80-90份、主乳化剂2-4份、辅乳化剂0.5-3份、有机膨润土1-2份、碱度调节剂2-3份、降滤失剂3-5份、质量分数为25-35%的氯化钙水溶液10-20份以及加重剂，所述主乳化剂由高级脂肪酸脂二乙烯三胺7-8份、顺丁烯聚酰胺3-5份、聚氧乙烯醚1-3份组成，所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
2.根据权利要求1所述高密度油基钻井液，其特征在于，所述基油包括柴油、白油。
3.根据权利要求1所述高密度油基钻井液，其特征在于，所述碱度调节剂包括氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述高密度油基钻井液，其特征在于，所述降滤失剂包括沥青、改性褐煤树脂。
5.根据权利要求1所述高密度油基钻井液，其特征在于，所述加重剂组分将钻井液密度加重至达到2.0～2.5g/cm3；所述的加重剂为重晶石粉、铁矿粉的一种或两种。
6.根据权利要求1所述高密度油基钻井液，其特征在于，所述高密度油基钻井液的制备方法为：在搅拌杯中加入基油，然后在高速搅拌器的搅拌下，依次加入主乳化剂、辅乳化剂、有机膨润土、碱性调节剂、降滤失剂、质量分数为25-35%的氯化钙水溶液，最后加入加重剂将钻井液的密度加重至达到2.0～2.5g/cm3。
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|---|---|---|---|---|
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| CN114106798A (zh) * | 2020-08-28 | 2022-03-01 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种油基钻井液及其制备方法和用途 |
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