CN114437681A - 一种抗高温低固相水基钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高温低固相水基钻井液及其制备方法，抗高温低固相水基钻井液包括配浆水100份；pH调节剂0‑0.2份；钠基膨润土0‑4份；耐高温聚合物增粘剂0.3‑1.0份；高温封堵防塌剂0‑6份；高温稳定剂0‑2.0份；包被抑制剂0.1‑1.0份；磺甲基化酚醛树脂2‑6份；降滤失剂0‑1.0份；盐结晶抑制剂0.2‑1.0份；可溶盐加重剂；以上各成分的配比为重量配比。本发明解决的技术问题在于克服现有的低固相钻井液密度低的缺点，可在降低固相含量的同时提高钻井液密度，同时可抵抗高温，因而可应用于深部的储层。
Description
技术领域
本发明涉及油气开发领域。具体为一种抗高温低固相水基钻井液及其制备方法。
背景技术
一些油气田储层裂缝复杂易漏失、岩石的非均质性强、裂缝开度不确定性强，在勘探开发过程中易受外来流体和固相颗粒的损害，新井投产难、稳产难的现象普遍存在。例如顺北油气田目前储层钻井液平均漏失比例大于70％，单井漏失固相愈百方，漏失的钻井液一方面被损失掉了，另一方面，当漏失的钻井液固相含量高时，会对储层造成堵塞，堵塞的储层需酸化改造才能恢复产能。
现有低固相钻井液主要通过降低膨润土含量、添加高分子聚合物来维持钻井液性能，具有低粘高切的特点，但抗温一般在120-140℃，密度集中在1.05-1.20g/cm3，密度低导致其压力低，不能平衡深部储层的压力，因此主要用于浅部中温地层和压力中等偏低地层。例如，CN102965087A公开了一种低固相超高温水基钻井液，包括以重量计的100份溶剂水、3-4份膨润土、1.8-2.2份包被抑制剂、2.3-3.5份降滤失剂、2-2.5份抗高温树脂、2-2.5份页岩抑制剂、1.5-2份提切剂和15-35份超细碳酸钙，该体系虽然抗温达到220℃、流变性良好、携岩性和封堵抑制性强，解决了低密度携岩稳定性的难题，但在含有3-4份膨润土的前提下，体系密度小于1.20g/cm3，仅适用于压力中等偏低地层。
CN108949127A公开了一种低固相水基钻井液，由0.05-0.5％增粘提切剂、1-2％阳离子抑制剂、0.1-0.3％阳离子包被剂、2-3％降滤失剂、1-3％润滑剂、5-10％超细碳酸钙按质量比例复配制得，体系具有良好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能，有利于井壁加固，但密度只有1.05g/cm3左右，要想获得更高密度的钻井液仍需采用重晶石加重，而这会提高固相的含量，导致储层堵塞。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有的低固相钻井液密度低的缺点，提供一种保护储层的抗高温低固相水基钻井液，可降低固相的含量，且可用于高温的环境，从而应用于深部的储层。
本发明提供的一种抗高温低固相水基钻井液，包括：
配浆水100份；
pH调节剂0-0.2份；
钠基膨润土0-4份；
耐高温聚合物增粘剂0.3-1.0份；
高温封堵防塌剂0-6份；
高温稳定剂0-2.0份；
包被抑制剂0.1-1.0份；
磺甲基化酚醛树脂2-6份；
降滤失剂0-1.0份；
盐结晶抑制剂0.2-1.0份；
可溶盐加重剂；
以上各成分的配比为重量配比。
作为优选，可溶盐加重剂为氯化钠和/或甲酸钠。作为进一步的优选，可溶盐加重剂为氯化钠和甲酸钠。可溶盐加重剂含量为43-118份。
作为优先，根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，高温封堵防塌剂为高温软化点沥青。
作为优先，耐高温聚合物增粘剂为弱交联聚合物类增粘剂。
作为优先，高温稳定剂为纳米碳酸钙。
作为优先，pH调节剂为氢氧化钠和氧化钙。
作为优先，钠基膨润土为天然钠基膨润土或钙基膨润土钠化改性膨润土。
作为优先，包被抑制剂为两性金属离子聚合物。
作为优先，降滤失剂为无机纳米材料-有机聚合物类降滤失剂。
作为优先，盐结晶抑制剂为乙二胺四乙酸二钠。
作为优先，钻井液的固含量小于或等于4％，密度为1.04-1.30g/cm3。作为进一步的优选，钻井液的密度大于或等于1.20g/cm3。
本发明还提供一种抗高温低固相水基钻井液的配制方法，包括以下步骤：
(1)根据上述的成分和配比准备材料；
(2)在配浆水中加入部分pH调节剂；
(3)边搅拌边在步骤(2)获得的溶液中加入耐高温聚合物增粘剂、包被抑制剂、磺甲基化酚醛树脂、降滤失剂、盐结晶抑制剂、剩余pH调节剂；
(4)用可溶盐加重剂对步骤(3)获得的溶液进行加重，继续搅拌设定时间，密闭养护设定时间。
作为优先，步骤(2)中加入的pH调节剂为氢氧化钠，步骤(3)中加入的pH调节剂为氧化钙。
本发明的抗高温低固相水基钻井液及其制备方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的抗高温低固相水基钻井液采用可溶盐加重剂，一方面对钻井液起到加重作用，使得钻井液的密度范围达1.04-1.30g/cm3，其中密度大于等于1.20g/cm3的钻井液可平衡高压力储层的压力，因而可用于更深的储层。同时，由于采用了可溶盐加重剂，因此可使得钻井液的固含量低于4％，大大减缓了钻井液对储层的堵塞和危害，同时本发明的抗高温低固相水基钻井液还可抵抗高温的环境，因而可应用于高温的深部储层。
具体实施方式
本发明提供一种抗高温低固相水基钻井液，尤其适用于储层裂缝复杂易漏失、岩石的非均质性强、裂缝开度不确定性强的油气田，本发明的抗高温低固相水基钻井液包括：
配浆水100份；
pH调节剂0-0.2份；
钠基膨润土0-4份；
耐高温聚合物增粘剂0.3-1.0份；
高温封堵防塌剂0-6份；
高温稳定剂0-2.0份；
包被抑制剂0.1-1.0份；
磺甲基化酚醛树脂2-6份；
降滤失剂0-1.0份；
盐结晶抑制剂0.2-1.0份；
可溶盐加重剂；
以上各成分的配比为重量配比。
可溶盐加重剂优选为氯化钠和/或甲酸钠，在本实施例中，可溶盐加重剂为复合加重剂，即氯化钠和甲酸钠。氯化钠与甲酸钠的重量比为1：4-1：3。
本发明的抗高温低固相水基钻井液的加重剂采用可溶盐加重剂，一方面对钻井液起到加重作用，使得钻井液的密度范围达1.04-1.30g/cm3，其中密度大于等于1.20g/cm3的钻井液可平衡高压力储层的压力，因而可用于更深的储层。同时，由于采用了可溶盐加重剂，因此可使得钻井液的固含量低于4％，大大减缓了钻井液对储层的堵塞和危害。同时，本发明的抗高温低固相水基钻井液采用的增粘剂为耐高温聚合物增粘剂，可抵抗较高的温度，因此可应用于高温的深部储层。
本发明的钻井液还包括磺甲基化酚醛树脂、高温封堵防塌剂、高温稳定剂，能使钻井液在温度升高的条件下保持原有性能(主要指流变性和滤失性)稳定，进一步提高了钻井液的耐高温性能，可应用于更深层160℃及以上的高温环境中。作为优选的方案，耐高温聚合物增粘剂为弱交联聚合物类增粘剂。在本实施例中，磺甲基化酚醛树脂为磺化酚醛树脂甲基化改性产品，具有较强的抗温抗盐降滤失作用。高温封堵防塌剂为高温软化点沥青。高温稳定剂为纳米碳酸钙。同时，通过甲酸钠加重还有利于聚合物增粘剂在高温下的稳定性。
作为优选的方案，可溶盐加重剂含量为43-118份。配浆水为矿化度以氯化钠计低于1.0％的天然淡水。钠基膨润土为天然钠基膨润土或钙基膨润土钠化改性膨润土。包被抑制剂为两性金属离子聚合物，由多种阳离子、阴离子及非离子单体与复合金属氢氧化物按一定比例复配,采用汽化脱溶剂瞬间聚合方法制备。降滤失剂为无机纳米材料-有机聚合物类降滤失剂，可有效降低钻井液的滤失。盐结晶抑制剂为乙二胺四乙酸二钠，可防止因加重剂氯化钠和/或甲酸钠结晶而导致堵塞。pH调节剂为氢氧化钠和氧化钙配合使用，通过pH调节剂使pH值保持在8-10，保证体系的pH值在加入加重盐后维持稳定，有利于聚合物增粘剂在高温下的稳定性。
以下为本发明的抗高温低固相水基钻井液的具体实施例：
实施例1
配方：400mL配浆水，0.4g氢氧化钠，0.4g氧化钙，2.0g耐高温聚合物增粘剂，1.2g包被抑制剂，20g磺甲基化酚醛树脂，2.4g降滤失剂，1.2g盐结晶抑制剂。可溶盐加重剂为氯化钠和甲酸钠，通过氯化钠加重至密度为1.12g/cm3，通过甲酸钠加重至密度为1.22g/cm3。
实施例2
配方：400mL配浆水，0.4g氢氧化钠，0.4g氧化钙，2.4g耐高温聚合物增粘剂，0.6g包被抑制剂，20g磺甲基化酚醛树脂，3.2g降滤失剂，1.2g盐结晶抑制剂。加重剂为氯化钠和甲酸钠，通过氯化钠加重至密度为1.15g/cm3，通过甲酸钠加重至密度为1.25g/cm3。
实施例3
配方：400mL配浆水，4g膨润土，0.4g氢氧化钠，2.4g耐高温聚合物增粘剂，0.8g包被抑制剂，20g磺甲基化酚醛树脂，8g高温封堵防塌剂，0.4g氧化钙，4g高温稳定剂，1.2g盐结晶抑制剂。甲酸钠加重至密度为1.30g/cm3。
本发明还提供一种抗高温低固相水基钻井液的配制方法，包括以下步骤：
(1)根据上述成分和配比准备材料；
(2)在配浆水中加入部分pH调节剂；
(3)边搅拌边在步骤(2)获得的溶液中加入耐高温聚合物增粘剂、包被抑制剂、磺甲基化酚醛树脂、降滤失剂、盐结晶抑制剂、剩余pH调节剂；
(4)用可溶盐加重剂对步骤(3)获得的溶液进行加重，继续搅拌设定时间，密闭养护设定时间。搅拌的设定时间可以是10-60分钟，密闭养护的时间可以是10-36小时。
步骤(2)中加入的pH调节剂为氢氧化钠，步骤(3)中加入的pH调节剂为氧化钙。
以下为本发明的抗高温低固相水基钻井液的配制方法的具体实施例：
实施例1
配方为钻井液实施例1的配方。
配制方法：在搅拌杯中加入400mL配浆水，在向配浆水中加入0.4g氢氧化钠，在6000rpm转速搅拌下向高搅杯中依次加入2.0g耐高温聚合物增粘剂、1.2g包被抑制剂、20g磺甲基化酚醛树脂、2.4g降滤失剂、1.2g盐结晶抑制剂、0.4g氧化钙，加入氯化钠加重至密度为1.12g/cm3，加入甲酸钠加重至密度为1.22g/cm3。继续搅拌20分钟，密闭养护24小时，得到抗160℃低固相水基钻井液。
对实施例1得到的钻井液进行性能测试：
将实施例1获得的钻井液装入老化罐中，160℃下热滚16小时，冷却至室温，转入高搅杯中搅拌5分钟。测量其粘度、切力，中压滤失量，结果见表1所示。
表1
经过160℃/16h老化后，粘度及动切力较室温下得到进一步提升，中压滤失量较小(＜6mL)，pH保持稳定，体系具有很好的流变携岩性能，所采取的氯化钠-甲酸钠复合加重方式既保证了对钻井液的密度要求，又可以降低体系的成本，且甲酸钠加重有利于聚合物增粘剂在高温下的稳定性。
实施例2
配方为钻井液实施例2的配方。
配制方法：在搅拌杯中加入400mL配浆水，在向配浆水中加入0.4g氢氧化钠，在6000rpm转速搅拌下向高搅杯中依次加入2.0g耐高温聚合物增粘剂、0.6g包被抑制剂、20g磺甲基化酚醛树脂、3.2g降滤失剂、1.2g盐结晶抑制剂、0.4g氧化钙，加入氯化钠加重至密度为1.15g/cm3，加入甲酸钠加重至密度为1.25g/cm3。继续搅拌20分钟，密闭养护24小时，得到抗160℃低固相水基钻井液。
对实施例1获得的钻井液进行性能测试：
将实施例1获得的钻井液装入老化罐中，160℃下热滚16小时，冷却至室温，转入高搅杯中搅拌5分钟。测量其粘度、切力，中压滤失量，结果见表2所示。
表2
经过160℃/16h老化后，表观粘度及动切力有所降低，塑性粘度及中压滤失量较稳定，pH保持稳定，实施例2与实施例1配方的区别在于，耐高温聚合物增粘剂、包被抑制剂、降滤失剂的含量不同，加重的密度不同。二者对照，证明该体系配方具有实用性，其携岩性能、抗温性能、滤失性均表现良好。该体系适用于密度要求1.0～1.25g/cm3、温度不超过160℃的深部储层，能够很好的避免钻井流体中的固相颗粒对储层的损害，保证顺利钻进，油气高效开采。
实施例3
配方为钻井液实施例3的配方。
配制方法：在搅拌杯中加入400mL配浆水，在搅拌条件下加入4g钠膨润土，12000rpm高速搅拌20分钟，在25℃±2℃下密闭预水化24小时得到基浆。在6000rpm转速搅拌下向盛有基浆的高搅杯中依据配方依次加入0.4g氢氧化钠、2.4g耐高温聚合物增粘剂、0.8g包被抑制剂、20g磺甲基化酚醛树脂、8g高温封堵防塌剂、0.4g氧化钙、4g高温稳定剂、1.2g盐结晶抑制剂，最后用甲酸钠加重至密度为1.30g/cm3，继续搅拌20分钟，密闭养护24小时，得到抗160℃无固相水基钻井液。
钻井液性能测试：
将实验浆装入老化罐中，160℃下热滚16小时，冷却至室温，转入高搅杯中搅拌5分钟。测量其粘度、切力，中压滤失量，结果见表3所示。
表3
实施例3引入1份的膨润土，仅使用磺甲基酚醛树脂作为降滤失剂，利用甲酸钠将体系密度加重至1.30g/cm3，经过160℃/16h的老化后，体系的表观粘度、塑性粘度保持率优良，动切力有所提升，具有很好的携带岩屑效能，且中压滤失量低，表明在引入膨润土后，体系的流变滤失性、抗温性能得到更好的提升，且膨润土含量仅为1份，对储层的损害小，相较于实施例1和实施例2，实施例3的体系可适用于密度要求在1.25～1.30g/cm3，温度更高且井况条件更为复杂的储层。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。
Claims (16)
1.一种抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，包括：
配浆水100份；
pH调节剂0-0.2份；
钠基膨润土0-4份；
耐高温聚合物增粘剂0.3-1.0份；
高温封堵防塌剂0-6份；
高温稳定剂0-2.0份；
包被抑制剂0.1-1.0份；
磺甲基化酚醛树脂2-6份；
降滤失剂0-1.0份；
盐结晶抑制剂0.2-1.0份；
可溶盐加重剂；
以上各成分的配比为重量配比。
2.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，可溶盐加重剂为氯化钠和/或甲酸钠。
3.根据权利要求2所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，可溶盐加重剂为氯化钠和甲酸钠。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，可溶盐加重剂含量为43-118份。
5.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，高温封堵防塌剂为高温软化点沥青。
6.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，耐高温聚合物增粘剂为弱交联聚合物类增粘剂。
7.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，高温稳定剂为纳米碳酸钙。
8.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，pH调节剂为氢氧化钠和氧化钙。
9.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，钠基膨润土为天然钠基膨润土或钙基膨润土钠化改性膨润土。
10.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，包被抑制剂为两性金属离子聚合物。
11.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，降滤失剂为无机纳米材料-有机聚合物类降滤失剂。
12.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，盐结晶抑制剂为乙二胺四乙酸二钠。
13.根据权利要求1所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，钻井液的固含量小于或等于4％，密度为1.04-1.30g/cm3。
14.根据权利要求13所述的抗高温低固相水基钻井液，其特征在于，钻井液的密度大于或等于1.20g/cm3。
15.一种抗高温低固相水基钻井液的配制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据权利要求1-14中任一项中的成分和配比准备材料；
(2)在配浆水中加入部分pH调节剂；
(3)边搅拌边在步骤(2)获得的溶液中加入耐高温聚合物增粘剂、包被抑制剂、磺甲基化酚醛树脂、降滤失剂、盐结晶抑制剂、剩余pH调节剂；
(4)用可溶盐加重剂对步骤(3)获得的溶液进行加重，继续搅拌设定时间，密闭养护设定时间。
16.根据权利要求15所述的配制方法，其特征在于，步骤(2)中加入的pH调节剂为氢氧化钠，步骤(3)中加入的pH调节剂为氧化钙。
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