一種抗高溫水基鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井液及其制備方法，特別是含有高軟化點(diǎn)浙青組合物鉆井液， 屬于石油鉆井開采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油勘探與開發(fā)的發(fā)展，鉆井深度不斷加深，鉆遇地層愈來愈復(fù)雜，定向井、 水平井等特殊工藝井的數(shù)量逐漸增多。這使鉆井工程對鉆井液的使用性能，特別是抗高溫 能力提出了更高的要求。浙青類產(chǎn)品作為重要的鉆井液處理劑，具有良好的防塌、潤滑、降 低濾失和高溫穩(wěn)定等綜合效能。然而一般軟化點(diǎn)浙青會因?yàn)檫^度軟化甚至流淌而無法滿足 深井下的高溫作業(yè)要求。
[0003] 高軟化點(diǎn)浙青是指軟化點(diǎn)在100°C以上，尤其是在120°C以上的浙青。高軟化點(diǎn)浙 青因其出色的抗高溫能力而有著比較廣泛的應(yīng)用。高軟化點(diǎn)浙青可以用于深層油氣田的鉆 井作業(yè)中，作為鉆井液的重要組成部分，可以在高溫條件下起到封堵、防塌，穩(wěn)定井壁，降低 濾失量的作用。
[0004] 為了提高鉆井液用浙青類產(chǎn)品的使用性能，國內(nèi)外先后公開了很多方法對浙青進(jìn) 行改性。其中最主要的方法就對浙青進(jìn)行磺化。如US3485745、CN99109453、CN201010250241 等。這種方法雖然能夠增加產(chǎn)品的水溶性，但是油溶率較低。浙青經(jīng)磺化后主要生成了磺 酸鹽，產(chǎn)品的軟化點(diǎn)幾乎測不出來，只能在較低的溫度條件下使用。而且其顆粒沒有彈性、 變形能力差，不能任意嵌入井內(nèi)的孔道，特別是不規(guī)則形孔道，不能很好地起到封堵和降濾 失的作用。同時(shí)，這種工藝較復(fù)雜，對環(huán)境容易造成污染。
[0005] 鉆井液以其連續(xù)相分為油基鉆井液和水基鉆井液。高軟化點(diǎn)石油浙青主要以油溶 性為主，所以在油基鉆井液中分散性好，應(yīng)用不成問題。但是在水基鉆井液中，由于其水溶 性很小，存在分散困難、不易穩(wěn)定的問題。這也是制約高軟化點(diǎn)浙青在水基鉆井液中廣泛應(yīng) 用的一個(gè)主要因素。
[0006] 高軟化點(diǎn)浙青在鉆井液中使用時(shí)，要求以極小的顆粒分散到泥漿體系中，這樣既 可以保證浙青分散均勻，又可以避免聚結(jié)成大的塊狀物堵塞振動(dòng)篩而造成無法使用等問題 的發(fā)生。通常情況下，浙青顆粒的粒徑要求在150 μ m以下，甚至120 μ m以下方具有良好的 使用效果。
[0007] 然而，浙青屬于熱敏性材料，在粉碎或超細(xì)粉碎時(shí)，會增加很大成本。即使能夠得 到細(xì)小的浙青顆粒，要想在水基鉆井液中穩(wěn)定分散也是很不容易的。如果不能穩(wěn)定分散就 無法在井下起到封堵和降濾失的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)在高軟化點(diǎn)浙青不易粉碎，粉碎后的顆粒在水基鉆井液中難于穩(wěn)定 分散等方面存在的問題，本發(fā)明提供一種抗高溫水基鉆井液及其制備方法，本發(fā)明水基鉆 井液中，高軟化點(diǎn)浙青顆粒分散均勻、穩(wěn)定，鉆井液抗高溫濾失能力強(qiáng)，制備方法簡便，節(jié)約 成本，適用范圍廣。
[0009] 本發(fā)明的抗高溫水基鉆井液，以質(zhì)量百分含量計(jì)，包括如下組分： 基漿：85%?97% ; 高軟化點(diǎn)浙青液：3%?15%。
[0010] 本發(fā)明鉆井液中，所述的基漿是本領(lǐng)域常規(guī)的水基鉆井液基漿，可以按照現(xiàn)有技 術(shù)制備，基漿的組成及制備過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知；如按照以下制備過程進(jìn)行：在水 中加入無水碳酸鈉，再加入鈣膨潤土，高速攪拌并養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后得到。
[0011] 本發(fā)明方法中，高軟化點(diǎn)浙青液按質(zhì)量百分比計(jì)，包括下列組分：高軟化點(diǎn)浙青： 30%?70%，穩(wěn)定分散劑：1%?10%，水：20%~60%。其中高軟化點(diǎn)浙青液中，優(yōu)選加入膠乳，膠 乳的加入量占高軟化點(diǎn)浙青液質(zhì)量的10%?30%，高軟化點(diǎn)浙青液各組分含量之和為100%。
[0012] 其中，所述的高軟化點(diǎn)浙青的軟化點(diǎn)為120?220°C，選自氧化浙青、溶脫浙青或 天然浙青中的一種或幾種混合。
[0013] 所述的穩(wěn)定分散劑為硫酸鹽、季銨鹽或木質(zhì)素磺酸鹽中的一種或幾種，其中硫酸 鹽為改性月桂醇基硫酸鈉、仲醇基硫酸鈉和混合脂肪醇硫酸鈉等中的一種或幾種；季銨鹽 為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨等中的一種或 幾種；木質(zhì)素磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈉或木質(zhì)素磺酸鈣。
[0014] 所述的膠乳是天然膠乳、丁苯膠乳、丁腈膠乳、氯丁膠乳、聚苯乙烯膠乳或聚丁二 烯膠乳中的一種或幾種。
[0015] 本發(fā)明鉆井液中，優(yōu)選加入改性淀粉或水溶性纖維中的一種或幾種性能調(diào)節(jié)劑， 以鉆井液重量為基準(zhǔn)，加入量為〇. 1%?5%，鉆井液重量各組分之和為100% ;其中所述的改 性淀粉為磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉或陽離子淀粉等中的一種或幾種；所述的水溶性纖維為 羧甲基纖維素（CMC)、聚乙烯醇纖維和水溶性PVA纖維中的一種或幾種。
[0016] 本發(fā)明的抗高溫水基鉆井液的制備方法，包括如下內(nèi)容：（1)將高軟化點(diǎn)浙青原 料加入到水中進(jìn)行粉碎，然后加入穩(wěn)定分散劑，混合均勻，得到高軟化點(diǎn)浙青液；（2)將高 軟化點(diǎn)浙青液、性能調(diào)節(jié)劑和基漿混合均勻，得到抗高溫水基鉆井液。
[0017] 其中，步驟（1)所述的高軟化點(diǎn)浙青液中浙青顆粒平均粒徑< 120 μ m。所述的粉 碎設(shè)備可以是高速剪切乳化機(jī)、膠體磨或研磨機(jī)中的一種，粉碎時(shí)間3(Γ60分鐘。高軟化點(diǎn) 浙青液制備過程中，優(yōu)選加入膠乳，膠乳和穩(wěn)定分散劑可以共同加入，也可以先后加入；優(yōu) 選先加入膠乳混合均勻，再加入穩(wěn)定分散劑混合均勻，混合過程可以在粉碎設(shè)備中進(jìn)行，也 可以轉(zhuǎn)移至具有混合功能的設(shè)備中進(jìn)行，混合時(shí)間一般為5~30分鐘。整個(gè)過程可以在常溫 下進(jìn)行，水溫一般不高于40°C。所述的膠乳是天然膠乳、丁苯膠乳、丁腈膠乳、氯丁膠乳、聚 苯乙烯膠乳或聚丁二烯膠乳中的一種或幾種，固含量為20wt%?60wt%。
[0018] 步驟（2)中的混合過程可以采用普通機(jī)械攪拌、高剪切、膠體磨或超聲分散等技術(shù) 手段，混合時(shí)間根據(jù)物料體系的均勻程度，一般為5~30分鐘。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)由于浙青其特殊的物性，普通的機(jī)械粉碎方式都會在粉碎的過程中放出大量的熱， 會使浙青隨著溫度的升高變軟、變粘，已被粉碎的小顆粒很容易重新粘結(jié)成大的顆粒。目 前，一般采用冷凍粉碎，并加入大量的惰性材料，不僅增加成本，而且容易在鉆井液中引入 雜質(zhì)。本發(fā)明采用在水中進(jìn)行粉碎的方法，水可以作為冷卻介質(zhì)，防止粉碎過程放熱造成浙 青粘結(jié)等問題的發(fā)生。另外，水本身就是鉆井液的重要組成部分，所以在以浙青液配置鉆井 液時(shí)不會帶來任何雜質(zhì)。
[0020] (2)本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青液，引入了膠乳作為改性劑。一方面，膠乳與浙青顆粒有 較好的親和能力，可以均勻地附著在浙青顆粒表面，使浙青顆粒更容易穩(wěn)定地分散在水中； 同時(shí)增強(qiáng)了顆粒的可變形能力，即增加顆粒的粘彈使用范圍。另一方面，在鉆井作業(yè)中，顆 粒在壓力和其它外力的作用下，少部分膠乳可以在井壁和泥餅之間形成薄膜，提高了泥餅 的致密性，起到了很好的降低高溫高壓濾失量的作用。
[0021] (3)本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青液，加入的穩(wěn)定分散劑，均為帶有表面活性的物質(zhì)，可使 粉碎好的浙青顆粒均勻穩(wěn)定地分散到液相當(dāng)中，而且在配制鉆井液過程中也會起到穩(wěn)定整 個(gè)鉆井液體系的作用，增加鉆井液的使用性能；本發(fā)明水基鉆井液，還加入了性能調(diào)節(jié)劑， 可以在鉆井液體系當(dāng)中配合其他組分有利于形成膠體形式分散，可以一定程度上改變體系 的流變學(xué)性質(zhì)。
[0022] 本發(fā)明通過先將高軟化點(diǎn)浙青制成浙青液后再制備鉆井液的方法，不僅解決了浙 青常溫粉