CN112521923A - 一种高抗盐水污染柴油基钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗盐水污染柴油基钻井液，涉及石油钻井工程技术领域，其组成为：柴油、复合乳化剂、氯化钙盐水、氧化钙、有机膨润土、抗高温降滤失剂，以重量份计组分和配比如下：柴油：复合乳化剂：氯化钙盐水：氧化钙：有机膨润土：抗高温降滤失剂=20~25：1~2：3~4：1~2：1~2：2.5~4。本发明配方简单、现场配制方便，具有抗盐水污染能力强、流动性能好，乳化稳定性好、破乳电压值高、高温稳定性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井工程技术领域，确切地说涉及一种高抗盐水污染的柴油基钻井液体系及其制备方法，特别适合于钻探盐岩石膏地层。
背景技术
巴基斯坦北部地区多属山前构造，高压盐水层、盐岩、石膏地层普遍存在，且断层多、地层重复反转，地层压力系统复杂。西方公司普遍使用柴油基钻井液钻进，由于地层盐水侵入污染，高密度油基钻井液抗污染能力差，粘切高，流动性控制困难；同时井底温度高达175℃，导致油基泥浆乳化不稳定，进一步恶化油基泥浆性能，加之各开次固井质量差导致高地层压力系数地层窜层，盐膏层蠕动，时常发生溢流、缩经卡钻和填井侧钻等复杂情况。据统计，近两年来巴基斯坦北部区块油基井段卡钻15次，填井侧钻8次，钻井平均周期高达400天，井眼报废率达15%。
近年来，随着国内页岩气勘探的持续推进，国内油基钻井液也得到了长足发展，研究使用了白油基、合成基和柴油基钻井液，但其使用温度一般低于150℃，密度不超过2.20g/cm3，破乳电压小于800V。哈里伯顿和MI SWACO等公司在巴基斯坦北部地区使用的油基钻井液体系，密度超过2.00g/cm3后，钻井液性能差，表现为动切力高，钻井液流动性差，HTHP失水大，破乳电压值低于1200V，无法不能满足井下安全钻进需求。
总结分析现有技术，仍然存在以下问题：（1）流变性控制差，表现在高密度情况下动切力高，初切力和终切力值高；（2）抗高温稳定性差，表现在高温热滚后高温高压失水大，破乳电压值下降快；（3）抗污染能力差，表现在盐水、石膏侵入后，体系流变性恶化，破乳电压值下降快。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种高抗盐水污染柴油基钻井液及其制备方法，本发明配方简单、现场配制方便，具有流动性能好，抗高温稳定性好，抗污染能力强，成本低的优势。
同时，本发明还提供了高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，以重量份计组分和配比如下：柴油：复合乳化剂：氯化钙盐水：氧化钙：有机膨润土：抗高温降滤失剂=20~25：1~2：3~4：1~2：1~2：2.5~4。
所述的柴油选自以下一种或两种以上任意比例混合的基础油：1）0#柴油；2）3#柴油；3）5#柴油。
所述的复合乳化剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的复合乳化剂：1）油酸；2）十二烷基苯磺酸钠；3）失水山梨醇单油酸酯；4）聚氧乙烯烷基芳基醚。
所述的氯化钙盐水的浓度为20%~25%。
所述的有机膨润土选自以下一种或两种以上任意比例混合的有机膨润土： 1）高粘度有机膨润土；2）易分散有机膨润土；3）自活化有机膨润土；4）高纯度有机膨润土。
所述的抗高温降滤失剂选自以下一种或两种任意比例混合而成的抗高温降滤失剂：1）改性氧化沥青；2）改性腐殖酸；3）合成聚合物；
在所述一种高抗盐水污染柴油基钻井液中还加入有密度调节剂，密度调节剂的加入量依据工作液密度要求确定。
所述的密度调节剂为重晶石。
一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：取20~25份柴油放于高搅杯中，加入1~2份复合乳化剂，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min；
步骤2：加入3~4份氯化钙盐水，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min；
步骤3：加入1~2份氧化钙粉末，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min；
步骤4：加入1~2份有机膨润土，进行高速搅拌20min，转速为12000r/min；
步骤5：加入2.5~4份抗高温降滤失剂，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min。
本方法还包括步骤6：最后加入密度调节剂，进行高速搅拌30min，转速为12000r/min，混合均匀后即制成抗高温高密度柴油基钻井液。
与现有技术相比，本发明通过实施例部分，特别是对比例部分的描述，以及表1和表2所展示的数据，可以得出本发明具有如下技术效果：
1、本发明中，通过采用复合乳化剂，替代了传统油基泥浆需要使用主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂三者配合使用，从而在现场使用过程中方便了配置，减少了材料加量并且缩减了劳动强度、提高工作效率。
2、本发明中，采用了复合乳化剂，较常规柴油基体系使用主乳化剂、辅乳化剂更能形成分散更细油包水乳化液滴，表面张力更低、结构更加稳定，破乳电压更高，同时抗盐水、石膏污染容量限更高的特性。
3、本发明中，通过改善油基基液的配置顺序和搅拌方式，使配置出来的油基基液具有更好的乳化稳定性、分散性能。
4、本发明中，采用抗高温降滤失剂，通过使用改性沥青、腐殖酸钾和合成聚合物中的一种或者两种，减少了体系中固相含量，使得体系可以容纳更多的固相，盐水或石膏污染后，流变性更加便于调控。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。
实施例1
作为本发明最佳实施方式，柴油、复合乳化剂、氯化钙盐水、氧化钙、有机膨润土、抗高温降滤失剂、密度调节剂按重量份数比制备而成，以重量份计组分和配比为25：2：4：1.7：1.5：2.5：64.3。一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取25份柴油放于高搅杯中，加入2份复合乳化剂，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min。
步骤2：加入4份氯化钙盐水，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min。
步骤3：加入1.7份氧化钙粉末，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min。
步骤4：加入1.5份有机膨润土，进行高速搅拌20min，转速为12000r/min。
步骤5：加入2.5份抗高温降滤失剂，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min。
步骤6：最后加入密度调节剂，进行高速搅拌30min，转速为12000r/min，混合均匀后即制成高抗盐水污染柴油基钻井液。
实施例2
作为本发明最佳实施方式，一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将复合乳化剂的加量变为1.5份。
实施例3
作为本发明最佳实施方式，一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将氯化钙盐水的加量变为3.5份。
实施例4
作为本发明最佳实施方式，一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将氧化钙的加量变为2份。
实施例5
作为本发明最佳实施方式，一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将有机膨润土的加量变为1份。
实施例6
作为本发明最佳实施方式，一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将抗高温降滤失剂的加量变为3.5份。
对比例1
本实例用于说明传统型柴油基钻井液及其配置方法。
传统型柴油基钻井液组成为：柴油、主乳化剂、辅乳化剂、氯化钙盐水、氧化钙、有机膨润土、氧化沥青、润湿剂、密度调节剂按重量份数比制备而成，以重量份计组分和配比为20~25：1~2：1~2：3~4：1~2：1~2：2~4：0.1~0.5。传统型柴油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：20~25份柴油放于高搅杯中，加入1~2份主乳化剂，1~2份辅乳化剂，进行高速搅拌10min，转速为10000r/min。
步骤2：加入3~4份氯化钙盐水，进行高速搅拌20min，转速为10000r/min。
步骤3：加入1~2份氧化钙粉末，1~2份有机膨润土，2~4份氧化沥青，0.1~0.5份润湿剂，进行高速搅拌30min，转速为10000r/min，使所有组分充分分散。
步骤4：最后加入密度调节剂，进行高速搅拌30min，转速为10000r/min，混合均匀后即制成传统型柴油基钻井液。
测定高抗盐水污染柴油基钻井液与传统型柴油基钻井液性能参数见表1。
测定高抗盐水污染柴油基钻井液与传统型柴油基钻井液盐水污染实验参数见表2。
盐水污染的测定方法：采用25%的饱和氯化钠盐水模拟现场污染，按照实施例1~6和对比例1分别配置配制密度为2.00g/cm3柴油基钻井液，加入体积25%的饱和氯化钠盐水，高速搅拌后测定体系的流变性、高温高压滤失性和破乳电压值。
表1高抗盐水污染柴油基钻井液与传统型柴油基钻井液性能参数对比
表2高抗盐水污染柴油基钻井液与传统型柴油基钻井液性能参数对比
通过上述表1和表2中的数据可知：从表1中实施例1～6柴油钻井液的性能数据可以看出，抗盐水污染柴油基钻井液基液的各项性能参数相比较对比例1中都有明显的优势，其表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、高温高压滤失量值都更低，破乳电压值更高，其中高温高压滤失量值降低了37.5%，破乳电压值升高了27.6%。
从表2中实施例1～6柴油钻井液的性能数据可以看出，采用25%浓度的氯化钠盐水污染后，抗盐水污染柴油基钻井液基液的各项性能参数相比较对比例1中都有明显的优势，其表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、高温高压滤失量值都在可接受范围，变化不大，破乳电压值大于600V，说明该抗盐水污染柴油基钻井液体系受到饱和盐水污染后，具有良好的稳定性能，能抗25%体积比饱和盐水污染。
Claims (10)
1.一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，以重量份计组分和配比如下：柴油：复合乳化剂：氯化钙盐水：氧化钙：有机膨润土：抗高温降滤失剂=20~25：1~2：3~4：1~2：1~2：2.5~4。
2.根据权利要求1所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，所述的柴油选自以下一种或两种以上任意比例混合的基础油：1）0#柴油；2）3#柴油；3）5#柴油。
3.根据权利要求1所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，所述的复合乳化剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的复合乳化剂：1）油酸；2）十二烷基苯磺酸钠；3）失水山梨醇单油酸酯；4）聚氧乙烯烷基芳基醚。
4.根据权利要求1所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，所述的氯化钙盐水的浓度为20%~25%。
5.根据权利要求1所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，所述的有机膨润土选自以下一种或两种以上任意比例混合的有机膨润土： 1）高粘度有机膨润土；2）易分散有机膨润土；3）自活化有机膨润土；4）高纯度有机膨润土。
6.根据权利要求1所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，所述的抗高温降滤失剂选自以下一种或两种任意比例混合而成的抗高温降滤失剂：1）改性氧化沥青；2）改性腐殖酸；3）合成聚合物。
7.根据权利要求1所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，在所述一种高抗盐水污染柴油基钻井液中还加入有密度调节剂，密度调节剂的加入量依据工作液密度要求确定。
8.根据权利要求7所述的一种高抗盐水污染柴油基钻井液，其特征在于，所述的密度调节剂为重晶石。
9.一种高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：取20~25份柴油放于高搅杯中，加入1~2份复合乳化剂，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min；
步骤2：加入3~4份氯化钙盐水，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min；
步骤3：加入1~2份氧化钙粉末，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min；
步骤4：加入1~2份有机膨润土，进行高速搅拌20min，转速为12000r/min；
步骤5：加入2.5~4份抗高温降滤失剂，进行高速搅拌10min，转速为12000r/min。
10.根据权利要求9所述的高抗盐水污染柴油基钻井液的制备方法，其特征在于：还包括步骤6：最后加入密度调节剂，进行高速搅拌30min，转速为12000r/min，混合均匀后即制成抗高温高密度柴油基钻井液。
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