CN111334262B - 多用途环保钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多用途环保钻井液,包括以重量份计的100份清水、2~8份膨润土、3~4份降滤失剂、1~4份防塌剂、0.3~1.3份提切剂、1~3份润滑剂和2份油层保护暂堵剂,且各组分均购自市售产品,通过配合使用满足相应的需要;该多用途环保钻井液的中压失水以及高温高压失水控制的非常低,流变性能良好,粘切适当,抗温性能好,且相对于传统的磺化钻井液具有绿色环保和成本低的优点,并通过配方优化能够满足常规定向井、高密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。

Description

多用途环保钻井液
技术领域
本发明涉及环保钻井液技术领域,特别涉及一种多用途环保钻井液。
背景技术
随着我国环境保护意识增强,政府部门的环保力度越来越大,钻井液和钻屑对环境的影响问题已受到政府部门越来越多的关注,石油行业发展的环保问题也日益受到重视,目前我公司主要施工区域在华北、江苏、四川等环境敏感区,对环保要求非常高,而且每年有上百口井的工作量。特别是在2016年新环保法颁发后,中海油已率先研究并应用了无磺化无油环保钻井液体系,西部钻探、长城钻探等单位也在加紧研究满足自身需要的环保型钻井液技术,但是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在环境敏感地区,往往地层造浆严重,需要钻井液拥有强的抑制造浆能力,因此研发新型的环保钻井液技术也就显得至关重要了。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制性、润滑性、抗污染能力、抗温性能优良且低成本的环保钻井液。
为此,本发明技术方案如下:
一种多用途环保钻井液,包括以重量份计的100份清水、2~8份膨润土、3~4份降滤失剂、1~4份防塌剂、0.3~1.3份提切剂、1~3份润滑剂和2份油层保护暂堵剂;其中,
降滤失剂为石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS、北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20、石家庄华莱鼎盛公司生产的树胶树脂HLKY-2中至少一种;
防塌剂为北京培康公司生产的白沥青NFA-25、山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1、石大博城公司生产的仿生固壁剂中至少一种;
提切剂为北京培康公司生产的生物聚合物IND30、山东陆海公司生产的五元共聚物FCF-150中至少一种;
润滑剂为廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF、石家庄华莱鼎盛公司生产的生物油HLR-3中至少一种;
油层保护暂堵剂为粒径为200~2000目的细目钙。
进一步地,一种多用途环保钻井液的优选配方,包括100份清水,膨润土为6~8份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS和1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,润滑剂为1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
该多用途环保钻井液的中压失水以及高温高压失水控制的非常低,且流变性能良好,粘切适当,且具有抗150℃高温的性能。
进一步地,一种多用途环保钻井液的优选配方,包括100份清水,膨润土为3~4份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS和1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25和2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30和1份山东陆海公司生产的五元共聚物FCF-150,润滑剂为1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
该多用途环保钻井液的除了具有中压失水以及高温高压失水控制的非常低,流变性能良好,粘切适当和抗150℃高温的性能外,还具有过饱和氯化钠和抗1.5wt.%的氯化钙的性能,可用作抗盐、抗钙去磺环保钻井液。
进一步地,一种多用途环保钻井液的优选配方,包括100份清水,膨润土为4~6份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS和1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25、2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1和1份石大博城公司生产的仿生固壁剂,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,润滑剂为1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF和2份石家庄华莱鼎盛公司生产的生物油HLR-3,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
该多用途环保钻井液除了具有中压失水以及高温高压失水控制的非常低,流变性能良好,粘切适当和抗150℃高温的性能外,其动塑比在老化前和老化后均满足大斜度、大位移井对钻井液的动塑比要求,可作为大斜度、大位移井用钻井液。
进一步地,一种多用途环保钻井液的优选配方,包括100份清水,膨润土为2~3份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS、1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20和1份石家庄华莱鼎盛公司生产的树胶树脂HLKY-2,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25和2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,润滑剂为3份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
该多用途环保钻井液除了具有中压失水以及高温高压失水控制的非常低,流变性能良好,粘切适当和抗150℃高温的性能外,在其中加入重晶石加重为高密度钻井液后依然保持失水少、流变性能良好,粘切适当和抗高温的性能,且稳定性好,可作为高密度抗高温钻井液。
与现有技术相比,该多用途环保钻井液的中压失水以及高温高压失水控制的非常低,流变性能良好,粘切适当,抗温性能好,且相对于传统的磺化钻井液具有绿色环保和成本低的优点,并通过配方优化能够满足常规定向井、高密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。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明,但下述实施例绝非对本发明有任何限制。在本实施例中,各组分均采购自市售产品。
实施例1
一种环保钻井液I,其由以下重量份的组分混合制备而成:
100份清水,
6份膨润土,
1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN,
1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS,
1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,
1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25,
0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,
1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,和
2份粒径为400~800目的细目钙。
该环保钻井液I的制备方法为:将膨润土加入至清水中配制形成膨润土浆后,再将其他组分加入至膨润土浆中,混拌均匀,即得到钻井液。
根据《GB/T 16783.1-2014中在石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》对前期配制的膨润土浆以及该环保钻井液I分别进行降失水性能、流变性能和滑块摩阻进行测试,并对该环保钻井液I的老化性能进行评价;其中,老化条件为150℃×24h,HTHP失水测试条件为120℃,3.5MPa。
测试结果如下表1所示。
表1:
Figure BDA0002408076320000051
从表1的测试结果可以看出,该环保钻井液I的中压失水以及高温高压失水控制的非常低,且流变性能良好,粘切适当;且该环保钻井液I经150℃高温老化24h后,降失水稳定,说明该体系可以抗150℃高温。
实施例2
一种环保钻井液II,其由以下重量份的组分混合制备而成:
100份清水,
4份膨润土,
1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN,
1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS,
1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,
1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25,
2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,
0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,
1份山东陆海公司生产的五元共聚物FCF-150,
1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,和
2份粒径为500~2000目的细目钙。
该环保钻井液II的制备方法为:将膨润土加入至清水中配制形成膨润土浆后,再将其他组分加入至膨润土浆中,混拌均匀,即得到钻井液。
根据《GB/T 16783.1-2014中在石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》对前期配制的膨润土浆以及该环保钻井液II分别进行降失水性能、流变性能和滑块摩阻进行测试,并对该环保钻井液II的老化性能进行评价;其中,老化条件为150℃×24h,HTHP失水测试条件为120℃,3.5MPa。
同时,为了进一步测试环保钻井液II的抗盐、抗钙性能,分别在三份环保钻井液II中加入:占环保钻井液II总重量的10%的NaCl和0.5%的CaCl2配制得到实验浆I,占环保钻井液II总重量的30%的NaCl(过饱和浓度)和1%的CaCl2配制得到实验浆II,占环保钻井液II总重量的30%的NaCl(过饱和浓度)和1.5%的CaCl2配制得到实验浆III,分别进行降失水性能、流变性能、滑块摩阻和老化性能测试。
测试结果如下表2所示。
表2:
Figure BDA0002408076320000061
从表2的测试结果可以看出,该环保钻井液II相对于实施例1的环保钻井液I,其同样具有中压,失水以及高温高压失水以及高温高压失水控制低,流变性能良好,粘切适当,且经150℃高温老化24h后,降失水稳定的性能外,还具备抗盐、抗钙能力,其抗盐能力达到过饱和状态,同时可抗1.5wt.%的氯化钙,并在抗盐、抗钙方面,在150℃老化条件下,体系流变性能和失水性能依然能够保持稳定。
实施例3
一种环保钻井液III,其由以下重量份的组分混合制备而成:
100份清水,
4份膨润土,
1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN,
1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS,
1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,
1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25,
2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,
1份石大博城公司生产的仿生固壁剂,
0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,
1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,
2份石家庄华莱鼎盛公司生产的生物油HLR-3,和
2份粒径为1000~2000目的细目钙,
该环保钻井液III的制备方法为:将膨润土加入至清水中配制形成膨润土浆后,再将其他组分加入至膨润土浆中,混拌均匀,即得到钻井液。
根据《GB/T 16783.1-2014中在石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》中记载的方法对前期配制的膨润土浆以及该环保钻井液III分别进行降失水性能、流变性能和滑块摩阻进行测试,并对该环保钻井液III的老化性能进行评价;其中,老化条件为150℃×24h,HTHP失水测试条件为120℃,3.5MPa。
测试结果如下表3所示。
表3:
Figure BDA0002408076320000081
从表3的测试结果可以看出,该环保钻井液III相对于实施例1的环保钻井液I,其50℃下的动/塑比为0.4286mPa·s,该动/塑比满足大斜度大位移井的要求,即在大斜度大位移井中,要保证钻井液有良好抗温能力,在高温老化后仍然有好的降滤失性能;在钻井液工艺中,常用动切力与塑性粘度的比值(简称动塑比)表示剪切稀释性的强弱。为了能够在高剪切下有效的破岩和在低剪切率下有效的携带岩屑,要求钻井液具有较高的动塑比,一般情况下将动塑比控制在0.36~0.48Pa/mPa·s是比较适宜的;与此同时,环保钻井液III经150℃高温老化24h后,中压失水变化不大,高温高压失水略有升高;塑性粘度、动切力经老化后有所升高,动塑比老化前为0.43Pa/mPa·s,满足大斜度大位移井动塑比的要求,老化后为0.32Pa/mPa·s,基本达到携岩要求;滑块磨阻较低,满足大斜度、大位移井的润滑需求。
实施例4
一种环保钻井液IV,其由以下重量份的组分混合制备而成:
100份清水,
3份膨润土,
1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN,
1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS,
1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,
1份石家庄华莱鼎盛公司生产的树胶树脂HLKY-2,
1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25,
2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,
0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,
3份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,和
3份粒径为400~600目的细目钙。
该环保钻井液IV的制备方法为:将膨润土加入至清水中配制形成膨润土浆后,再将其他组分加入至膨润土浆中,混拌均匀,即得到钻井液。
根据《GB/T 16783.1-2014中在石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》中记载的方法对该环保钻井液IV分别进行降失水性能、流变性能和滑块摩阻进行测试,并对该环保钻井液IV的老化性能进行评价;
同时,为了测试环保钻井液IV是否满足高密度钻井液的抗温的要求,进一步在环保钻井液IV中加入不同重量份的重晶石,以配制得到密度不同的钻井液,并对具有不同密度的钻井液进行降失水性能、流变性能、滑块摩阻和老化性能测试。其中,老化条件为150℃×24h、180℃×24h和200℃×24h;HTHP失水测试条件为120℃,3.5MPa。
测试结果如下表4所示。
表4:
Figure BDA0002408076320000091
Figure BDA0002408076320000101
从表4的测试结果可以看出后,该环保钻井液IV相对于实施例1的环保钻井液I,其在加重至密度为1.7g/cm3后,中压失水于高温高压失水比老化前还要低,流变性可控,经150℃老化24h后,失水升高但是满足施工要求,流变性可控,动切力适中,动塑比合理,性能满足继续提密度的条件。
而当其在加重至密度为2.05g/cm3后,中压失水与高温高压失水经150℃热滚后变化不大,流变性能可控,动切力适中,动塑比合理,说明该体系完全满足高密度井的现场施工需要。为证明其稳定性能,将该高密度钻井液放置两天后观察,其表面析出一薄层水,但搅动(手动)时能溶入浆中;继续放置一周后观察,依然没有沉降现象发生,可见其沉降稳定性好。此外,密度在2.05g/cm3时,将该高密度钻井液分别在150℃、180℃和200℃的高温条件下老化,180℃老化后与150℃老化性能相差不大,经200℃老化后中压与高温高压失水升高,表明该体系抗180℃没有问题。
实施例5
采用BOD5/CODCr比值评定对实施例1~4制备的环保钻井液I~IV的生物降解性,采用EC50值评价实施例1~4制备的环保钻井液I~IV的生物毒性。
测试结果如下表5所示
表5:
项目 指标 结果
总汞-Hg(mg/kg干泥) ≤15 未检测出结果
总镉-Cd(mg/kg干泥) ≤20 3.50~4.82
总铬-Cr(mg/kg干泥) ≤13 5.18~5.65
总铅-Pb(mg/kg干泥) ≤600 9.80~15.1
总砷-As(mg/kg干泥) ≤75 0.26~0.58
EC<sub>50</sub>值(mg/L) ≥30000 50440~70000
BOD<sub>5</sub>/COD<sub>Cr</sub> ≥10 60.3~100.0
从表5的实验结果可以看出,该钻井液配方体系符合环保评价标准的要求,符合环保型钻井液的要求。

Claims (4)

1.一种多用途环保钻井液,其特征在于,基于100份清水,膨润土为6~8份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS和1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,润滑剂为1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
2.一种多用途环保钻井液,其特征在于,基于100份清水,膨润土为3~4份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS和1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25和2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30和1份山东陆海公司生产的五元共聚物FCF-150,润滑剂为1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
3.一种多用途环保钻井液,其特征在于,基于100份清水,膨润土为4~6份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS和1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25、2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1和1份石大博城公司生产的仿生固壁剂,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,润滑剂为1份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF和2份石家庄华莱鼎盛公司生产的生物油HLR-3,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
4.一种多用途环保钻井液,其特征在于,基于100份清水,膨润土为2~3份,降滤失剂为1份石家庄华莱鼎盛公司生产的液体铵盐NPAN、1份山东德顺源公司生产的低粘聚合物降滤失剂PANS、1份北京培康公司生产的天然高分子降滤失剂NAT-20和1份石家庄华莱鼎盛公司生产的树胶树脂HLKY-2,防塌剂为1份北京培康公司生产的白沥青NFA-25和2份山东德顺源公司生产的纳米聚酯NP-1,提切剂为0.3份北京培康公司生产的生物聚合物IND30,润滑剂为3份廊坊庆兴化工有限公司生产的醇烃酯复合剂DRF,油层保护暂堵剂为2份粒径为200~2000目的细目钙。
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