專利名稱：低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣田鉆井作業(yè)中的鉆井液配方及制備方法，是一種適合水平井鉆進(jìn)特別是長水平段復(fù)雜巖性非均質(zhì)地層鉆進(jìn)的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著長水平井鉆井技術(shù)在全世界范圍大量應(yīng)用，儲層特有的地質(zhì)因素比如碳質(zhì)泥巖及煤層極為發(fā)育，泥頁巖水化程度高、易垮塌；儲層非均質(zhì)性造成軌跡調(diào)整頻繁，加之地層復(fù)雜原因?qū)е戮虑鍧嶋y度加大，水平段鉆進(jìn)超過1000米扭矩過高(超過30KN. m)，這給安全鉆進(jìn)造成了極大地威脅。為了解決上述問題，近年來在實(shí)際鉆進(jìn)過程中建立了一整套針對解決長水平段防塌問題的甲酸鹽加重鉆井液體系成。例如，中國專利號“200810232642. 9”公開了一種強(qiáng)抑制性雙鉀離子一聚合物鉆井液，
公開日為2009年05月13日，包括下述重量百分比的物質(zhì)A.作為無機(jī)抑制劑的無機(jī)鉀鹽7%-9%;B.作為有機(jī)抑制劑的有機(jī)鉀鹽O. 5%-0.6%;C.提粘劑 O. 3%-0. 5% ；D.降濾失劑 O. 3%-0. 5% ；E.堿度控制劑 O. 3%-0. 5% ；F.防腐劑 O. 03%-0. 1% ；G.消泡劑O. 1%-0· 2% ；H.加重劑1%-8% ;余量是水。但是在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，甲酸鹽的使用在富氧鉆井過程中帶來了新的問題一、鉆具腐蝕問題，從現(xiàn)場隨鉆腐蝕環(huán)和鉆具的腐蝕狀況來看`，使用甲酸鹽加重后鉆具腐蝕問題較為尖銳，為克服腐蝕問題防腐產(chǎn)品投入遠(yuǎn)超出預(yù)算，致使綜合生產(chǎn)成本提高了 20%以上。
二、加重能力不夠，根據(jù)室內(nèi)巖心傷害試驗(yàn)研究，甲酸鈉加量超過20%將對儲層造成較為嚴(yán)重的傷害，因此現(xiàn)場鉆井液中甲酸鈉含量不能超過20%，而20%甲酸鈉溶液密度為1. 12g/cm3，單獨(dú)采用甲酸鹽加重并不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要，還需用石灰石等惰性固相加重材料作為輔助加重劑。三、防塌抑制性不強(qiáng)，當(dāng)鉆遇泥巖和碳質(zhì)泥巖后，甲酸鈉作為一種加重劑僅能從力學(xué)方面來平衡地層壓力和穩(wěn)定井壁，不能通過增強(qiáng)鉆井液抑制性和通過力學(xué)與化學(xué)耦合作用提高井壁穩(wěn)定性，因此甲酸鹽液相加重不能滿足現(xiàn)場需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有水平井鉆井技術(shù)中使用的鉆井液存在的上述問題，提供一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，本發(fā)明具備良好液相加重能力實(shí)現(xiàn)低固相兼具強(qiáng)抑制性的特點(diǎn)，同時(shí)具備的低腐蝕特點(diǎn)又能解決當(dāng)前的鉆具腐蝕問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于，包括下述質(zhì)量百分比的物質(zhì)
無機(jī)可溶性加重劑10 20% ；
提粘劑O.1 O. 3% ；
降濾失劑O. 5 1. 0% ；
堿度控制劑O.1 O. 3% ；
除氧劑O. 5 O. 8% ；緩蝕劑O.1 O. 2% ；
防腐劑O. 03 O. 05% ；
余量為水。所述的無機(jī)可溶性加重劑由作為加重劑的硫酸鈉、作為除氧劑和加重劑的亞硫酸鈉、作為抑制劑和加重劑的硫酸鉀按照組成，組份的質(zhì)量配比關(guān)系為28 1 :11。本發(fā)明還包括潤滑劑1. O 2. 0%，所述潤滑劑為聚氧乙烯蓖麻油。所述的提粘劑為生物聚合物XC和羥乙基纖維素按2 I質(zhì)量配比成的混合物。所述降濾失劑為羧甲基淀粉或羥丙基淀粉中的一種或按任一配比的兩種。所述堿度控制劑為氫氧化鈉。所述除氧劑為二乙基羥胺。所述緩蝕劑為咪唑啉及其衍生物，衍生物可以為1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮和2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮。所述防腐劑為醫(yī)用福爾馬林溶液。一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，其特征在于，包括如下步驟
a、按照配比，在水中分別加入降濾失劑和提粘劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?br> b、再加入無機(jī)可溶性加重劑，攪拌使其充分溶解；
C、再分別加入防腐劑、除氧劑和緩蝕劑，攪拌使其溶解； d、用堿度調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至9 10. 5。所述pH值調(diào)節(jié)后，根據(jù)實(shí)際需要加入潤滑劑。所述a— d步驟，是在常溫常壓下進(jìn)行。采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
一、本發(fā)明中，選用無機(jī)可溶性鹽作為鉆井液液相加重劑，緩解了以往有機(jī)鹽加重鉆井液后帶來的鉆具腐蝕問題和 惰性固相加重后高固相高摩阻問題，引入亞硫酸鈉組分中含有還原基團(tuán)的酸根陰離子，可以除掉鉆井液中部分溶解氧，進(jìn)一步降低鉆井液對鉆具的腐蝕性，引入硫酸鉀，通過鉀離子對粘土礦物的晶格固定作用，達(dá)到穩(wěn)定井壁和防塌的目的。二、本發(fā)明中，無機(jī)可溶性加重劑由作為加重劑的硫酸鈉、作為除氧劑和加重劑的亞硫酸鈉、作為抑制劑和加重劑的硫酸鉀組成，組份的配比關(guān)系為28 1 :11，采用此特定的配比關(guān)系，具有的優(yōu)點(diǎn)為①在不增加鉆井液固相含量的情況下有效加重鉆井液體系到1. 2g/cm3以上且儲層傷害恢復(fù)率大于85% ;②有效降低鉆具腐蝕速率，腐蝕速率由之前
O.3-0. 6mm/a降至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)O. 076 mm/a以內(nèi)對水敏性地層的粘土礦物具有強(qiáng)抑制性，一次回收率指標(biāo)大于90% ;④綜合成本低，僅為現(xiàn)有成本的75%。三、本發(fā)明中，選擇、研制合適的處理劑生物聚合物XC和羥乙基纖維素，由于XC具有提聞鉆井液結(jié)構(gòu)粘度和切力，輕乙基纖維素具有提聞鉆井液液相粘度的作用，~■者配合使用能夠鉆井液有效攜砂和清潔井眼能力，因而滿足現(xiàn)場鉆井液流變性能的要求。四、本發(fā)明中，加入了除氧劑O. 5 O. 8%和緩蝕劑O.1 O. 2%，除氧劑與緩蝕劑復(fù)配，由于進(jìn)一步降低鉆井液中氧含量原因和在鉆具上形成一層保護(hù)膜，因而為鉆具的腐蝕防護(hù)加上了雙保險(xiǎn)。五、本發(fā)明中，加入了無機(jī)可溶性加重劑10 20%，利用無機(jī)可溶性加重劑調(diào)節(jié)鉆井液密度，平衡地層應(yīng)力，配合使用現(xiàn)場固控設(shè)備最大限度的消除無用固相。
六、本發(fā)明還包括潤滑劑1. O 2. 0%，所述潤滑劑為聚氧乙烯蓖麻油，可根據(jù)實(shí)際需要加入，聚氧乙烯蓖麻油除了能夠提高鉆井液的潤滑性能，有效降低扭矩和摩阻達(dá)60%以上的優(yōu)點(diǎn)外，還具有無熒光、無毒和可生物降解的環(huán)保優(yōu)點(diǎn)。七、本發(fā)明中，加入了降濾失劑羧甲基淀粉或羥丙基淀粉中的一種或按任一配比的兩種，能夠?qū)@井液濾失量降低到5ml/30min以下。八、本發(fā)明對鉆具腐蝕速率低，性能穩(wěn)定，液相密度高，且易調(diào)節(jié)，流變性能好，能有效保護(hù)儲層，保持井壁穩(wěn)定，提高儲層鉆遇率，特別是非均質(zhì)儲層含大段泥巖，碳質(zhì)泥巖和煤等復(fù)雜地層，聚合物的選擇上選用可生物降解的生物聚合物，這樣通過后期的酸化和生物酶降解，恢復(fù)儲層的滲透率，既能滿足長水平段鉆進(jìn)的需要，又能大幅提高單井產(chǎn)量，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，很值得推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，包括下述質(zhì)量百分比的物質(zhì)
無機(jī)可溶性加重劑10% ；
提粘劑0.1%;
降濾失劑O. 5% ；
堿度控制劑O. 1% ；除氧劑O. 5% ；
緩蝕劑O. 1% ;
防腐劑O. 03% ；
余量為水。本發(fā)明中，所述的無機(jī)可溶性加重劑由作為加重劑的硫酸鈉、作為除氧劑和加重劑的亞硫酸鈉、作為抑制劑和加重劑的硫酸鉀組成，組份的配比關(guān)系為28 1 :11，亞硫酸鈉作為除氧劑和加重劑，還要單獨(dú)加入二乙基羥胺除氧劑，原因?yàn)閬喠蛩徕c和二乙基羥胺復(fù)配使用，能夠充分發(fā)揮無機(jī)除氧劑和有機(jī)除氧劑協(xié)同除氧作用，可以將鉆井液中氧含量控制在2. Omg/以下，比單獨(dú)使用其中任何一種除氧效果更好，對鉆具腐蝕防護(hù)能力更強(qiáng)。本發(fā)明中，所述的提粘劑為生物聚合物XC和羥乙基纖維素按2 I質(zhì)量配比直接混合形成的混合物。本發(fā)明中，所述降濾失劑為羧甲基淀粉或羥丙基淀粉中的一種。本發(fā)明中，所述堿度控制劑為氫氧化鈉，但并不局限于化鈉，也可選擇現(xiàn)有技術(shù)中的其它堿度控制劑，只要能將PH值調(diào)節(jié)至9 10. 5即可。 本發(fā)明中，所述除氧劑為二乙基羥胺。本發(fā)明中，所述緩蝕劑為咪唑啉及其衍生物，衍生物可以為1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮，2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮和2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮。本發(fā)明中，所述防腐劑為醫(yī)用福爾馬林溶液。一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，包括如下步驟
a、按照配比，在水中分別加入降濾失劑和提粘劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?br> b、再加入無機(jī)可溶性加重劑，攪拌使其充分溶解；C、再分別加入防腐劑、除氧劑和緩蝕劑，攪拌使其溶解； d、用堿度調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至9。所述a— d步驟，是在常溫常壓下進(jìn)行。實(shí)施例2
本實(shí)施例與上述實(shí)施例基本相同，主要區(qū)別如下
一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，包括下述質(zhì)量百分比的物質(zhì)
無機(jī)可溶性加重劑20% ；
提粘劑O. 3% ；
降濾失劑1. 0% ；
堿度控制劑O. 3% ；
除氧劑O. 8% ；
緩蝕劑 O. 2% ；
防腐劑O. 05% ；
余量為水。

本發(fā)明中，所述降濾失劑為羧甲基淀粉或羥丙基淀粉按任一配比的兩種。一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，包括如下步驟
a、按照配比，在水中分別加入降濾失劑和提粘劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?br> b、再加入無機(jī)可溶性加重劑，攪拌使其充分溶解；
C、再分別加入防腐劑、除氧劑和緩蝕劑，攪拌使其溶解； d、用堿度調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至10. 5。實(shí)施例3
本實(shí)施例與上述實(shí)施例基本相同，主要區(qū)別如下
一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，包括下述質(zhì)量百分比的物質(zhì)
無機(jī)可溶性加重劑15% ；
提粘劑O. 2% ；
降濾失劑O. 7% ；
堿度控制劑O. 2% ；
除氧劑O. 6% ；
緩蝕劑O. 15% ；
防腐劑O. 04% ；
余量為水。本發(fā)明還包括潤滑劑1. O 2. 0%，所述潤滑劑為聚氧乙烯蓖麻油，但并不局限于聚氧乙烯蓖麻油，性質(zhì)等同的均可。一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，包括如下步驟
a、按照配比，在水中分別加入降濾失劑和提粘劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?br> b、再加入無機(jī)可溶性加重劑，攪拌使其充分溶解；
C、再分別加入防腐劑、除氧劑和緩蝕劑，攪拌使其溶解；
d、用堿度調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至9. 5，所述pH值調(diào)節(jié)后，根據(jù)實(shí)際需要加入潤滑劑。實(shí)施例4下面結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但下屬實(shí)施例不用于限制本發(fā)明的實(shí)施范
圍
長北氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，主要含氣層位是上古生代下二疊系下統(tǒng)山西組山2段。三期儲層三類儲層泥巖、碳質(zhì)泥巖及煤層極為發(fā)育，泥頁巖水化程度高、易垮塌；儲層非均質(zhì)性造成軌跡調(diào)整頻繁，加之地層復(fù)雜原因?qū)е戮虑鍧嶋y度加大，水平段鉆進(jìn)超過1000米扭矩過高(超過30KN.m)，嚴(yán)重影響后期鉆進(jìn)。此外，目前水平段沿襲傳統(tǒng)的甲酸鈉液相加重技術(shù)，鉆具腐蝕問題日益嚴(yán)重，為緩解鉆具腐蝕所大量使用的除氧劑和緩蝕劑造成鉆井液綜合成本大大增加。將1%降濾失劑(羧甲基淀粉)，O. 3%提粘劑(生物聚合物XC與羥乙基纖維素按2 I質(zhì)量配比)，12%無機(jī)可溶性加重劑,依次加入清水中，充分?jǐn)嚢杌旌?攪拌充分溶解,再依次加入O. 05%防腐劑，O. 5%除氧劑和O. 3%緩蝕劑，最后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至10，攪拌均勻，充分預(yù)水化，配制成鉆井液。一、測試性能實(shí)驗(yàn)
按照API推薦鉆井液測試標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，基本性能如表I所示，
表I一種配比鉆井液基本性能
權(quán)利要求
1.一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于，包括下述質(zhì)量百分比的物質(zhì) 無機(jī)可溶性加重劑10 20% ； 提粘劑O.1 O. 3% ； 降濾失劑O. 5 1. 0% ； 堿度控制劑O.1 O. 3% ； 除氧劑O. 5 O. 8% ； 緩蝕劑O.1 O. 2% ； 防腐劑O. 03 O. 05% ； 余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于所述的無機(jī)可溶性加重劑由作為加重劑的硫酸鈉、作為除氧劑和加重劑的亞硫酸鈉、作為抑制劑和加重劑的硫酸鉀組成，組份的質(zhì)量配比關(guān)系為28 1 :11。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于本發(fā)明還包括潤滑劑1. O 2. 0%，所述潤滑劑為聚氧乙烯蓖麻油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于所述的提粘劑為生物聚合物XC和羥乙基纖維素按2 I質(zhì)量配比成的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于所述降濾失劑為羧甲基淀粉或羥丙基淀粉中的一種或按任一配比的兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于所述堿度控制劑為氫氧化鈉，所述防腐劑為醫(yī)用福爾馬林溶液，所述除氧劑為二乙基羥胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液，其特征在于所述緩蝕劑為咪唑啉及其衍生物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a、按照配比，在水中分別加入降濾失劑和提粘劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍? b、再加入無機(jī)可溶性加重劑，攪拌使其充分溶解； C、再分別加入防腐劑、除氧劑和緩蝕劑，攪拌使其溶解； d、用堿度調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至9 10. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，其特征在于所述PH值調(diào)節(jié)后，根據(jù)實(shí)際需要加入潤滑劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，其特征在于所述a— d步驟，是在常溫常壓下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液及制備方法，低腐蝕低固相強(qiáng)抑制鉆井液包括下述質(zhì)量百分比的物質(zhì)無機(jī)可溶性加重劑10～20%；提粘劑0.1～0.3%；降濾失劑0.5～1.0%；堿度控制劑0.1～0.3%；除氧劑0.5～0.8%；緩蝕劑0.1～0.2%；防腐劑0.03～0.05%；余量為水。本發(fā)明具備良好液相加重能力實(shí)現(xiàn)低固相兼具強(qiáng)抑制性的特點(diǎn)，同時(shí)具備的低腐蝕特點(diǎn)又能解決當(dāng)前的鉆具腐蝕問題。
文檔編號C09K8/12GK103045191SQ20121053035
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者林海, 鄭玉輝, 張振活, 涂海海, 趙建震, 陳磊, 董海東, 崔貴濤, 趙向陽, 蔣振偉, 凡帆, 郝超, 曲波, 趙雷 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司