CN114456780B - 一种高温高密度防塌钻井液组合物及其钻井液、制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明“一种高温高密度防塌钻井液的组合物及其钻井液、制备方法和应用”属于钻井液领域。所述一种高温高密度防塌钻井液组合物包括：膨润土、降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠和防塌剂；所述防塌剂包括外壳和内核，所述外壳为聚丙烯外壳，内核包括磺化沥青、惰性颗粒和凝胶；所述外壳厚度为20‑50μm。本发明所述钻井液应用于超深碳酸盐岩易塌地层钻井，可有效防止井壁垮塌掉块，抵抗高密度对钻井液整体性能的破坏作用，和防塌性能优异，易于维护和处理。

Description

一种高温高密度防塌钻井液组合物及其钻井液、制备方法和 应用

技术领域

本发明属于钻井液领域，具体涉及一种高温高密度防塌钻井液的组合物及其钻井液、制备方法和应用。

背景技术

顺北油气田一间房组和鹰山组储集体主要为裂缝型和裂缝-溶洞型断裂带破碎地层，其显著特征为破碎、不完整、胶结性差、裂缝发育和地应力分布不均，极易诱发井壁垮塌和掉块卡钻等复杂事故。自2018年以来，顺北油气田共5口井钻遇奥陶系破碎带，连续出现奥陶系地层垮塌掉块、阻卡频繁等复杂情况，造成复杂钻井周期累计达981天，经济和社会效益损失巨大。因此，针对超深碳酸盐岩易塌地层，研发高温高密度防塌钻井液强力保持井壁稳定，对于实现超深碳酸盐岩易塌地层安全优快钻井具有重要意义。

专利号为CN103740343B的中国专利“Na₂SiO₃-KCl防塌钻井液及其制备方法”，提供了一种Na₂SiO₃-KCl防塌钻井液及其制备方法，该钻井液一方面可抑制泥页岩中黏土矿物膨胀，另一方面可利用硅酸盐形成的三维凝胶结构和不溶沉淀物快速堵塞井壁泥页岩孔隙和微裂缝，阻止滤液进入地层，减少压力穿透作用，便于现场维护，性能稳定，可平衡高压层段地层压力，是一种低成本、高环保的理想防塌钻井液。

专利号为CN104910879B的中国专利“一种防塌钻井液和防止井塌的方法”，提供了一种泥岩地层钻井用防塌钻井液，通过合理利用大、小阳离子相对分子量的关系：“小阳离子在钻屑上的吸附速度一般比大阳离子快，小阳离子首先吸附在新产生的钻屑上抑制其分散，随后大阳离子再吸附在钻屑上靠桥联作用形成絮凝体，经过沉降和固控设备有效清除钻屑絮凝体”。申请人从2013年开始在靖边气田试验并全面推广本防塌钻井液和相应的防井塌技术后，井塌事故大大减少，机械钻速也大幅提高，有效缩短了工期，据测算，总体工期缩短了25％。

就超深碳酸盐岩易塌地层安全优快钻井而言，核心技术要点主要包括：(1)160℃高温状态下钻井液处理剂和体系性能优异稳定；(2)1.8～2.0g/cm³高密度状态下钻井液体系流变性优异稳定；(3)全面致密封堵深井超深井断裂带井周发育微孔缝，提高孔缝发育地层胶结力，保持井壁稳定，但上述专利均未涉及抗160℃高温钻井液体系、1.8～2.0g/cm³高密度钻井液体系、优化钻井液粒径分布、快速封堵增强井周应力和保持井壁稳定问题，仅针对高压层段和泥岩地层钻井分别提供了两种钻井液体系和防塌方法。因此，针对超深碳酸盐岩易塌地层，研发高温高密度防塌钻井液强力保持井壁稳定，对于实现超深碳酸盐岩易塌地层安全优快钻井具有重要意义。

综上，针对超深碳酸盐岩易塌地层，如何有效保证井温达到或超过160℃后钻井液体系中粒径分布合理，并且具有快速封堵增强井周应力和保持井壁稳定的能力，是本领域需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液，并同时提供了其制备方法和应用，本发明所提供的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液通过添加新型的防塌剂，针对性的解决了井温超过160℃后的井壁稳定问题，使得其在160℃高温环境下能够实现钻井液有效携岩的同时快速封堵井周地层微孔缝，保持井壁稳定，防止了井壁垮塌的发生。

本发明的技术方案如下：

一种高温高密度防塌钻井液组合物，其特征在于，膨润土、降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠和防塌剂；所述防塌剂包括外壳和内核，所述外壳为聚丙烯外壳，内核包括磺化沥青、惰性颗粒和凝胶；所述外壳厚度为20-50μm。

本发明充分利用聚丙烯的熔点为165℃，同时设置合理的外壳厚度，使得防塌剂外壳在155℃时开始软化，利用该特性，使得防塌剂在到达井下150℃温度以上的地层后由于其具备的合理厚度使得外壳开始熔化崩解，并顺利释放出其内部的磺化沥青等材料，对井壁的微裂缝进行封堵，起到防塌作用；同时，在较浅的地层时，由于浅层温度未达到外壳熔点，因此防塌剂外壳不会熔化崩解，从而使钻井液的性能不受到影响。

聚丙烯外壳厚度20-50μm这一特征对本发明的钻井液释放内核极其关键，太薄易破损使内核物质易提前暴露导致容易吸湿产生质变从而使防塌剂的防塌性能受损，太厚则在地层中不易破壳释放出内核物质同样起不到防塌作用。

上述组合物的配方中，膨润土在钻井液中的作用是：膨润土为主要的配浆原料，用于制备用于保护钻孔内壁的钻井泥浆。

降滤失剂在钻井液中的作用为降滤失，具体表现在如下四方面的作用：

一.护胶作用

为了形成渗透率低的泥饼，要求钻井液中粘土颗粒粒径有合适的大小分布，同时要求有较多的细颗粒。降滤失剂的护胶作用在于：

(1)吸附在粘土表面形成吸附层，以阻止粘土颗粒絮凝变大。

(2)能把泥浆循环系统搅拌下所拆散的细颗粒通过吸附稳定下来，不在粘结成大颗粒。这样增加了细颗粒的比例，有利于形成细致泥饼。

二.提高滤液粘度可以降低滤失量

滤失量与钻井液滤液粘度的0.5次方成反比。有机降滤失剂加入钻井液后提高了滤液粘度，使滤失量降低。

三.增加钻井液中搬土颗粒的水化程度

这样可以降低滤失量。降滤失剂吸附在钻液中的搬土颗粒上，使其水化程度增加颗粒的水化膜增厚，形成的滤饼在高压下易变形，滤饼的渗透率降低。

四.降滤失滤剂分子本身的堵孔作用

有机高分子降滤失剂的分子尺寸在胶体颗粒范围内，加入这些外处理剂后，它们一方面使分子的长链楔入滤饼的间隙中，另一方面长链子卷曲成球状，堵塞滤饼微孔隙，使滤饼薄而细致，从而降低滤失量。

抑制剂在钻井液中的作用是：能抑制泥页岩和钻屑的水化分散，降低泥浆结构粘度和水眼粘度。存在混层粘土矿物的易塌层，必须用抑制剂。

氢氧化钠在钻井液中的作用是：使得钻井液呈弱碱性环境，进而使得其中的各处理剂(组分)起作用。

防塌剂在钻井液中的作用是保持易坍塌地层的井壁稳定。

所述一种高温高密度防塌钻井液组合物包括如下重量份的原料：4-6份的膨润土、14-16份的降滤失剂、14-16份的抑制剂、4-6份的氢氧化钠和22-24份的防塌剂；

所述降滤失剂包括磺化酚醛树脂与聚阴离子纤维素；

优选地，所述磺化酚醛树脂与聚阴离子纤维素的质量比为1∶1-3。

磺化酚醛树脂在降滤失剂中所起的作用是，由于其含有羟基等吸附基团，能与粘土颗粒上的氧进行氢键吸附。磺酸基团可使粘土颗粒表面的溶剂化水膜增厚，f电位提高，因而可提高粘土颗粒的聚结稳定性。由于SLSP的稳定胶体颗粒作用，并能提高钻井液粘度，从而使滤失量降低；

聚阴离子纤维素在降滤失剂中所起的作用是：通过稳定胶体颗粒作用达到降低滤失量的目的。

所述抑制剂包括：氯化钾与聚胺；

优选地，所述氯化钾与聚胺的质量比为1∶1-3。

氯化钾是常见的无机抑制剂；聚合物/氯化钾钻井液应用较为广泛，各种聚合物与氯化钾协同提高钻井液的抑制水平。本发明采用的聚胺和氯化钾就能达到较好的抑制水平。

优选地，所述聚丙烯外壳的熔点为160℃-170℃。

优选地，所述防塌剂为颗粒形态；所述颗粒的粒径为14mm-16mm；

优选地，所述磺化沥青、惰性颗粒与凝胶的质量比为1∶2-4∶0.1-0.3；

优选地，所述惰性颗粒包括重晶石和碳酸钙；

优选地，重晶石与碳酸钙的质量比为1∶3-5；

优选地，所述凝胶具体为智能凝胶ZND-2，可商购获得，其商品链接为：http://www.scgy.com/productshow.aspx？mid＝100&id＝21。

做为惰性颗粒中的一种，重晶石的粒径为0.5-1.5μm优选1μm；所述碳酸钙的粒径为0.1-0.6μm优选0.3μm，重晶石颗粒与碳酸钙颗粒二者相互协同，大颗粒(重晶石)架设骨架，小颗粒(碳酸钙)进行填充，二者对井壁的微裂缝进行封堵，以解决井壁垮塌的问题。

凝胶在防塌剂中所起的作用是：起到类似胶水的作用，使得大小颗粒所形成的封堵层的结构强度更高。

磺化沥青由于含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。

一种高温高密度防塌钻井液，其特征在于，包括所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物和水。

所述的一种高温高密度防塌钻井液包括：4-6份的膨润土、14-16份的降滤失剂、14-16份的抑制剂、4-6份的氢氧化钠和22-24份的防塌剂和100份水。

所述的一种高温高密度防塌钻井液的制备方法包括：

S1、制备防塌剂：将磺化沥青、重晶石和碳酸钙混匀后加入凝胶制得混合球状物；将混合球状物投入熔化的聚丙烯中；

S2、配制钻井液体系：向搪瓷量杯中加入水，然后在搅拌环境下依次向搪瓷量杯中加入膨润土、降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠和防塌剂。

所述步骤S1包括：

(S11)将磺化沥青、重晶石和碳酸钙混合均匀得混合粉末，然后向所得混合粉末中加入凝胶，滚动制球得混合球状物；

优选地，所述滚动制球指，用制球机制球或手工搓制；手工搓制一般在实验室用托盘上即可操作，用手(戴手套)搓制即可。

(S12)将聚丙烯放入至石墨舟皿中送入至加热炉中加热使其熔化；

(S13)将步骤S11所得混合球状物投入至步骤S12所述石墨舟皿中，使熔化后得聚丙烯包覆于所述混合球状物得表面；

优选地，所述投入指，使混合球状物完全浸没于熔化的聚丙烯中；所述投入时间不高于2秒钟；

(S14)将步骤S13所得物放入至清水中搅拌，随后取出烘干后过筛即得。

步骤S13所得物基本已经成型，为球形或者类球形，放入水中是为了让外壳冷却更快，搅拌是为了是得球状物材料分散。

S14步骤过筛的目的是，以得到粒径为14mm-16mm的颗粒物。

在所述步骤S2中，搅拌速率为800-1000转/分钟，搅拌温度为25℃-30℃。

所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物，和/或，所述的一种高温高密度防塌钻井液，和/或，所述的制备方法制得的一种高温高密度防塌钻井液在钻井施工中的应用。

尤其是在易塌地层的钻井施工中的应用。易塌地层的钻井施工对钻井液的性能要求更高，尤其是滤失性能(失水造壁性能)，该性能以滤失量来评价。

本发明第一方面提供了一种超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液，按重量份计，包括：100重量份的水、4-6重量份的膨润土、14-16重量份的降滤失剂、14-16重量份的抑制剂、4-6重量份的氢氧化钠和22-24重量份的防塌剂，其中，所述防塌剂包括外壳和内核，所述外壳的熔点为160℃-170℃。

本发明第二方面提供了上述超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备防塌剂；

S2、配制钻井液体系

向搪瓷量杯中加入水，然后在搅拌环境下依次向搪瓷量杯中加入膨润土、降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠和防塌剂。

本发明第三方面提供了上述超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的应用，应用于易塌地层得钻井施工中。

本发明的目的是提供一种超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液，本方法填补了超深非水敏性断裂带高温高压地层井壁稳定钻井液技术空白，提供了一种超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的处理剂配方、加量和体系制备方法，便于现场实际应用，在160℃高温、1.8～2.0g/cm3高密度条件下实现钻井液有效携岩的同时快速封堵井周地层微孔缝，保持井壁稳定。

本发明的技术方案如下：

本发明所提供的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液主要针对井温超过160℃地层的封堵作业，从而实现井壁稳定，防止井塌出现，防塌剂在井温未达到160℃之前(即在较浅深度的井筒中)，呈尺寸较大的球状物稳定悬浮于钻井液中，对钻井液本身的流变性能以及失水造壁性能不产生影响，在此阶段中，钻井液中的其他组分(降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠)起到调控维持钻井液流变性能和失水造壁性能的作用，随着钻井深度的不断加深，当井温逐渐达到160℃左右时，防塌剂的外壳由于受热发生软化甚至熔化，在钻井液液柱压力的作用下防塌剂的外壳发生崩解，其内部的内核材料释放出并分散于钻井液中，若井壁存在微孔缝，内核材料会随着钻井液的流动到达微孔缝处对其进行封堵，从而达到防塌的目的，同时，由于内核材料释放出并分散于钻井液中，使得钻井液的密度升高，根据液柱压力公式P＝ρgh，钻井液的密度升高，使得钻井液的液柱压力升高，即钻井液对四周井壁的作用力变大，从而防止了井壁向内发生垮塌。本钻井液可有效防止超深非水敏性断裂带高温高压地层垮塌掉块，有效遏制高固相对钻井液性能的破坏作用，流变、抑制和防塌性能优异，易于维护和处理。

6.发明的效果

本发明所提供的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液能够针对性地对井温超过160℃地层的微孔缝进行封堵，有效保证了超深井的井壁稳定，同时，不会对浅层井段的钻井液的失水造壁性能造成影响。钻遇顺北超深井断裂带高温高压地层时，该钻井液体系可实现“抗高温、高密度、强封堵”，切实符合现场所需，能够有效解决碳酸盐岩破碎地层垮塌掉块问题，具有广泛的工程应用价值和科研价值。

1.应用领域

该技术主要应用在石油行业里的钻井液。

2.应用前景

断裂带油气输导体系约占我国准噶尔、塔里木、鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾和柴达木等含油气盆地输导体系的72.5％，超深碳酸盐岩地层井壁失稳问题广泛存在。该方法可以用于现场指导超深井碳酸盐岩易塌地层安全优快钻井。本专利作为对超深井碳酸盐岩易塌地层行之有效的防塌钻井液技术，具有广阔的推广应用前景。

本发明所述钻井液应用于超深碳酸盐岩易塌地层钻井，可有效防止井壁垮塌掉块，抵抗高密度对钻井液整体性能的破坏作用，和防塌性能优异，易于维护和处理。上述“可有效防止井壁垮塌掉块”和“防塌性能”这两方面的效果主要以滤失量来进行表征，如实施例部分的表1数据所示，本领域公知，滤失量小，则表明封堵性能优，即可推断防塌性能好，同时，由于是室内评价实验，因此无法直观判断是否“掉块”。

综上所述，本发明的一种超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液利用“不同粒径和不同作用机理的防塌剂协同作用、磺化钻井液体系高温交联改善体系性能、API重晶石和亚μm重晶石协同加重”等技术手段，实现了断裂带破碎地层复杂井段的“强抑制和强封堵”，保证有效携岩的同时保持井壁稳定，对顺北油气田断裂带油气大开发战略的实现具有重要的现实意义。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本具体实施方式第一方面提供了一种超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液，按重量份计，包括：100重量份的水、4-6重量份的膨润土、14-16重量份的降滤失剂、14-16重量份的抑制剂、4-6重量份的氢氧化钠和22-24重量份的防塌剂，其中，所述防塌剂包括外壳和内核，所述外壳的熔点为160℃-170℃。

其中，所述降滤失剂为磺化酚醛树脂与聚阴离子纤维素按质量比1∶1-3组成的混合物。

其中，所述抑制剂为氯化钾与聚胺按质量比1∶1-3组成的混合物。

其中，所述防塌剂的外壳的粒径为14mm-16mm。

防塌剂的外壳的粒径不易过大也不易过小，过大容易使得其卡在井壁上，从而无法顺利到达井下对深井处的微孔缝进行封堵，过小容易造成单个防塌剂内部的内核的量减小，若想达到相同的封堵效果，所添加的防塌剂的数量需要增多，造成处理剂的浪费，增加了成本。

其中，所述外壳的材料为聚丙烯，所述内核为磺化沥青、惰性颗粒和凝胶的混合球状物，所述磺化沥青、惰性颗粒与凝胶的质量比为1∶2-4∶0.1-0.3。

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，系白色蜡状材料，外观透明而轻。其密度为0.89～0.91g/cm³，熔点165℃，在155℃左右软化，能在高温和氧化作用下分解；磺化沥青由于含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用；惰性颗粒呈化学惰性，难与其他物质发生反应，其为刚性颗粒，用于对井壁上的微孔缝进行封堵，起到稳定井壁的作用；凝胶具体为智能凝胶ZND-2，其一方面在制备防塌剂时起到将磺化沥青和惰性颗粒粘合到一起的作用，另一方面在防塌剂的外壳崩解后对井壁的微孔缝起到封堵作用。

其中，所述惰性颗粒为重晶石与碳酸钙按质量比1∶3-5的混合物。

其中，所述重晶石的粒径为1μm，所述碳酸钙的粒径为0.3μm。

不同粒径大小的颗粒相互协同，粒径较大的重晶石在微孔缝的表面和内部构建起骨架结构，粒径较小的碳酸钙进行填充，从而在微孔缝处形成致密的填塞层，有效地将微孔缝堵死，防止了井筒中的液相经微孔缝进入地层造成地层岩石水化分数，从而起到防塌作用。

本具体实施方式第二方面提供了上述超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的制备方法，包括如下步骤：

(S1)制备防塌剂；

(S2)配制钻井液体系：向搪瓷量杯中加入水，然后在搅拌环境下依次向搪瓷量杯中加入膨润土、降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠和防塌剂。

其中，所述步骤S1具体包括：

(S11)将磺化沥青、重晶石和碳酸钙混合均匀得混合粉末，然后向所得混合粉末中加入凝胶，滚动制球得混合球状物；

(S12)将聚丙烯放入至石墨舟皿中送入至加热炉中加热使其熔化；

(S13)将步骤S11所得混合球状物投入至步骤S12所述石墨舟皿中，使熔化后得聚丙烯包覆于所述混合球状物得表面；

(S14)将步骤S13所得物放入至清水中搅拌，随后取出烘干后过筛即得。

其中，步骤S12中加热炉的温度为200℃。

其中，步骤S14中的过筛用的筛网的孔径为14mm-16mm。

其中，在所述步骤S2中，搅拌速率为800-1000转/分钟，搅拌温度为25℃-30℃。

其中，在所述步骤S2中，各组分加料的时间间隔为5分钟，即向水中加入膨润土后搅拌5分钟，然后再加降滤失剂，然后再搅拌5分钟后加入抑制剂，搅拌5分钟后再加入氢氧化钠，搅拌5分钟后再加入防塌剂，最后搅拌5分钟后即可；如此设置的目的在于使得每一组分均能在钻井液体系中充分分散。

实施例1

S1、制备防塌剂

(S11)将20g磺化沥青、12g重晶石和48碳酸钙混合均匀得混合粉末，然后向所得混合粉末中加入4g凝胶，滚动制球得混合球状物；

(S12)将100g聚丙烯放入至石墨舟皿中送入至加热炉中加热使其熔化；

(S13)将步骤S11所得混合球状物投入至步骤S12所述石墨舟皿中，使熔化后得聚丙烯包覆于所述混合球状物得表面；

(S14)将步骤S13所得物放入至清水中搅拌，随后取出烘干后过15mm的筛网即得。

S2、向搪瓷量杯中加入100g的清水，然后在搅拌环境下(搅拌速率为900转/分钟，搅拌温度为27℃)依次向搪瓷量杯中加入5g膨润土、5g磺化酚醛树脂、10g聚阴离子纤维素、5g氯化钾、10g聚胺、5g氢氧化钠和23g防塌剂，各组分加料的时间间隔为5分钟。

制得超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液A1。

实施例2

S1、制备防塌剂

(S11)将20g磺化沥青、10g重晶石和30碳酸钙混合均匀得混合粉末，然后向所得混合粉末中加入2g凝胶，滚动制球得混合球状物；

(S12)将100g聚丙烯放入至石墨舟皿中送入至加热炉中加热使其熔化；

(S13)将步骤S11所得混合球状物投入至步骤S12所述石墨舟皿中，使熔化后得聚丙烯包覆于所述混合球状物得表面；

(S14)将步骤S13所得物放入至清水中搅拌，随后取出烘干后过14mm的筛网即得。

S2、向搪瓷量杯中加入100g的清水，然后在搅拌环境下(搅拌速率为900转/分钟，搅拌温度为27℃)依次向搪瓷量杯中加入4g膨润土、7g磺化酚醛树脂、7g聚阴离子纤维素、7g氯化钾、7g聚胺、4g氢氧化钠和22g防塌剂，各组分加料的时间间隔为5分钟。

制得超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液A2。

实施例3

S1、制备防塌剂

(S11)将20g磺化沥青、13g重晶石和67g碳酸钙混合均匀得混合粉末，然后向所得混合粉末中加入6g凝胶，滚动制球得混合球状物；

(S12)将100g聚丙烯放入至石墨舟皿中送入至加热炉中加热使其熔化；

(S13)将步骤S11所得混合球状物投入至步骤S12所述石墨舟皿中，使熔化后得聚丙烯包覆于所述混合球状物得表面；

(S14)将步骤S13所得物放入至清水中搅拌，随后取出烘干后过16mm的筛网即得。

S2、向搪瓷量杯中加入100g的清水，然后在搅拌环境下(搅拌速率为900转/分钟，搅拌温度为27℃)依次向搪瓷量杯中加入6g膨润土、4g磺化酚醛树脂、12g聚阴离子纤维素、4g氯化钾、12g聚胺、6g氢氧化钠和24g防塌剂，各组分加料的时间间隔为5分钟。

制得超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液A3。

对比例1

其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，步骤S11中，不添加重晶石，且碳酸钙的加量为60g，最后制得钻井液D1。

对比例2

其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，步骤S11中，不添加碳酸钙，且重晶石的加量为60g，最后制得钻井液D2。

对比例3

其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，在步骤S14中，筛网的孔径为30mm，最后制得钻井液D3。

对比例4

其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，在步骤S14中，筛网的孔径为5mm，最后制得钻井液D4。

对比例5

其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，在步骤S2中，防塌剂的加量为10g，最后制得钻井液D5。

对比例6

其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，在步骤S2中，防塌剂的加量为40g，最后制得钻井液D6。

测试例

将上述实施例1-3与对比例1-6所制得钻井液体系做钻井液失水造壁性能测试，具体地：

分别将每个实施例及对比例的钻井液体系均分为等量的A、B两组，A组直接使用高温高压滤失仪测量其在室温和3.5MPa下的滤失量，并使用钢尺测量泥饼厚度，以此模拟钻井液体系在浅层(即温度较低时)时的失水造壁性能；B组在滚子加热炉中于160℃高温下老化16h，自然静置冷却至室温后使用高温高压滤失仪测量其在160℃和3.5MPa下的滤失量，并使用钢尺测量泥饼厚度，以此模拟深层(即温度较高时)时的失水造壁性能，实验数据见表1。

表1钻井液失水造壁性能测试实验

由表1可以看出，按本发明所提供的方案所制备的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液A1-A3，在温度较低时(即模拟浅层情况)具有良好的失水造壁性能，且防塌剂的加入未对其造成影响，滤失量均在10mL以下，泥饼的厚度达到0.5mm，其经过高温老化后再进行测试(即B组，模拟深层情况)，由于经过160℃老化16h(模拟钻井液在深层高温环境下循环后的情况)，此时，防塌剂的外壳由于高温的作用发生熔化崩解，其内部的磺化沥青、重晶石、碳酸钙和凝胶分散至钻井液中，使得所形成的泥饼更加致密，能够达到0.3mm，且比老化前形成更快，因此滤失量比老化前更小，达到了5mL以下。

针对D1和D2，由于惰性颗粒仅为单一的重晶石或者碳酸钙，没有复配，因此，其在老化后(即防塌剂的外壳崩解，其内部的各组分释放出)的滤失量和泥饼厚度与老化前相比并没有发生明显地变化。

针对D3，由于防塌剂的外壳的粒径过大，使得其影响了钻井液老化前的失水造壁性能，具体地，在形成泥饼的过程中，由于防塌剂的粒径过大，其嵌在泥饼中使得泥饼的致密度降低，从而造成滤失量增多，但是，其经过老化后，防塌剂的外壳崩解释放出其内部的各组分，仍然形成了有效地封堵，使得所形成的泥饼较为致密。

针对D4，由于防塌剂的外壳的粒径过小，其对老化前的钻井液的失水造壁性能无影响，但是，在老化后，其所形成的泥饼厚度与A1相比大且疏松，滤失量较大，其原因在于，所加入的防塌剂的总重量与A1相同，但是，由于防塌剂的粒径小，其外壳的重量占比就多，即有效封堵成分(磺化沥青、重晶石、碳酸钙和凝胶)的重量占比降低了，从而使得与A1相比，泥饼变厚，滤失量增多。

针对D5，其老化后泥饼后且滤失量多的原因与D4相似，即有效封堵成分(磺化沥青、重晶石、碳酸钙和凝胶)的加量过少，使得与A1相比，其老化后的泥饼变厚，滤失量增多。

针对D6，由于防塌剂的加量过多，其在老化前滤失量大且泥饼厚的原因在于泥饼中过多的嵌入了防塌剂，使得泥饼整体的结构变得疏松，进而导致滤失量变大，其在老化后防塌剂的外壳崩解，磺化沥青、重晶石、碳酸钙和凝胶被释放出参与封堵，使得泥饼变得致密且滤失量减少。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种高温高密度防塌钻井液组合物，其特征在于，包括如下重量份的原料：4-6份的膨润土、14-16份的降滤失剂、14-16份的抑制剂、4-6份的氢氧化钠和22-24份的防塌剂；

所述防塌剂包括外壳和内核，所述外壳为聚丙烯外壳，内核包括磺化沥青、惰性颗粒和凝胶；所述外壳厚度为20-50μm；所述防塌剂为颗粒形态；所述颗粒的粒径为14mm-16mm；所述磺化沥青、惰性颗粒与凝胶的质量比为1∶2-4∶0.1-0.3；所述降滤失剂包括质量比为1∶1-3的磺化酚醛树脂与聚阴离子纤维素；所述抑制剂包括：质量比为1∶1-3的氯化钾与聚胺；所述惰性颗粒包括质量比为1∶3-5的重晶石和碳酸钙；所述凝胶具体为智能凝胶ZND-2。

2.根据权利要求1所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物，其特征在于，所述聚丙烯外壳的熔点为160℃-170℃。

3.根据权利要求1所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物，其特征在于，重晶石的粒径为0.5-1.5μm；所述碳酸钙的粒径为0.1-0.6μm。

4.根据权利要求3所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物，其特征在于，重晶石的粒径为1μm；所述碳酸钙的粒径为0.3μm。

5.一种高温高密度防塌钻井液，其特征在于，包括权利要求1-4 任一所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物和水。

6.根据权利要求5所述的一种高温高密度防塌钻井液，其特征在于，包括：4-6份的膨润土、14-16份的降滤失剂、14-16份的抑制剂、4-6份的氢氧化钠和22-24份的防塌剂和100份水。

7.权利要求5或6所述的一种高温高密度防塌钻井液的制备方法，其特征在于，包括：

S1、制备防塌剂：将磺化沥青、重晶石和碳酸钙混匀后加入凝胶制得混合球状物；将混合球状物投入熔化的聚丙烯中；

S2、配制钻井液体系：在水中依次加入膨润土、降滤失剂、抑制剂、氢氧化钠和防塌剂。

8.根据权利要求7所述的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

（S11）将磺化沥青、重晶石和碳酸钙混合均匀得混合粉末，然后向所得混合粉末中加入凝胶，滚动制球得混合球状物；

（S12）将聚丙烯放入至石墨舟皿中送入至加热炉中加热使其熔化；

（S13）将步骤S11所得混合球状物投入至步骤S12所述石墨舟皿中，使熔化后得聚丙烯包覆于所述混合球状物得表面；

（S14）将步骤S13所得物放入至清水中搅拌，随后取出烘干后过筛即得。

9.根据权利要求8所述的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的制备方法，其特征在于，S11中，所述滚动制球指，用制球机制球或手工搓制。

10.根据权利要求8所述的超深碳酸盐岩易塌地层用高温高密度防塌钻井液的制备方法，其特征在于，S13中，所述投入指，使混合球状物完全浸没于熔化的聚丙烯中；所述投入时间不高于2秒钟。

11.根据权利要求7所述的高温高密度防塌钻井液的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，搅拌速率为800-1000转/分钟，搅拌温度为25℃-30℃。

12.权利要求1-4任一所述的一种高温高密度防塌钻井液组合物，或，权利要求5或6所述的一种高温高密度防塌钻井液，或，权利要求7-11任一所述的制备方法制得的一种高温高密度防塌钻井液在钻井施工中的应用。