一種抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井工程用鉆井液，尤其涉及一種高壓、高含硫地層的深井鉆井 用抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著勘探技術(shù)的發(fā)展，鉆井難度越來越大，地質(zhì)情況越來越復(fù)雜，存在著高壓、高 溫、高鹽等帶來的技術(shù)難題。目前使用的深井鉆井液體系在高溫高密度條件下會(huì)出現(xiàn)流動(dòng) 性變差、潤(rùn)滑防卡能力差、抑制性不足等缺點(diǎn)。有機(jī)鹽鉆井液以其低固相、抑制性強(qiáng)、流動(dòng)性 好等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)取得了成功應(yīng)用，但有機(jī)鹽鉆井液體系也存在一些不足之處，如高溫高密 度條件下固相含量高、自由水相少、懸浮能力不足易沉降、抗污染能力差、流變性差、成本高 等缺陷。因此，研發(fā)一種高流動(dòng)性好、抗污染能力強(qiáng)的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液體系具有 重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于為解決上述技術(shù)難題，提供一種抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液， 通過添加有機(jī)鹽，得到一種抗高溫能力強(qiáng)、抗污染能力強(qiáng)且具有優(yōu)良流變性的鉆井液，并克 服了成本高的缺點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的： 一種抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其組成及重量百分比為：1〇〇份水、2-4份鈉基膨 潤(rùn)土、8-16份抗高溫磺化類降濾失劑、2-4份磺化浙青、2-4份潤(rùn)滑劑、10-30份有機(jī)鹽、 0. 2-0. 8份pH調(diào)節(jié)劑、120-280份加重劑、0. 2-1. 0份交聯(lián)抑制劑、0. 5-1. 0份乳化劑、15-25 份無機(jī)鹽。
[0005] 所述的抗高溫磺化類降濾失劑包括磺甲基酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂和磺甲基腐殖 酸鉻，三者的重量比為4-8 :2-4 :2-4 ; 所述的磺化浙青軟化點(diǎn)為160°C -200°C，具有封堵降失水及潤(rùn)滑效果，可改善泥餅質(zhì) 量，獲得良好的封堵降濾失效果； 所述的潤(rùn)滑劑為抗高溫白油潤(rùn)滑劑，作用是在高固相鉆井液中增強(qiáng)體系的潤(rùn)滑能力， 防止粘卡； 所述的有機(jī)鹽為工業(yè)用甲酸鉀，且甲酸鉀含量在97%以上，甲酸鉀在水中的溶解度達(dá) 150%，可做水溶性加重劑，從而有效減少高密度鉆井液中的固相含量，達(dá)到改善流變性能的 目的； 所述的pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉。添加pH調(diào)節(jié)劑后,鉆井液體系的pH為9-10 ; 所述的乳化劑為SP80,作用是可對(duì)浙青類處理劑有很好的乳化性能，提高體系的封堵 能力，提高處理劑的高溫穩(wěn)定性，還可增強(qiáng)體系的潤(rùn)滑性； 所述的交聯(lián)抑制劑為焦亞硫酸鈉和三聚甲醛，二者的質(zhì)量比為6:1，其作用是通過與磺 化處理劑上引起高溫交聯(lián)的活性基團(tuán)羥甲基發(fā)生反應(yīng)，增強(qiáng)磺化處理劑的親水性，來達(dá)到 抑制高溫交聯(lián)的目的； 所述的無機(jī)鹽為氯化鈉和氯化鉀，二者的質(zhì)量比為15-25:5-7 ; 所述的加重劑為重晶石、鐵礦石；所采用的重晶石粉的密度在4. 20g/cm3以上，純度在 95%以上；所采用的鐵礦石粉的密度在4. 80 g/cm3以上；可單獨(dú)使用重晶石，也可二者復(fù)配 使用；復(fù)配使用時(shí)，重晶石和鐵礦石比例為1:2-3 ;根據(jù)鉆井液的密度要求決定加重劑的加 量。
[0006] 本發(fā)明所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液與現(xiàn)有鉆井液相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明提供的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液抗溫能力達(dá)180°C以上；能夠抗30%巖屑 或3%CaS04 ? 2H20污染，是能夠在超深井鹽膏層等復(fù)雜井鉆井中使用的高密度鉆井液，具有 較低的固相含量和良好的流變性，能夠克服普通深井鉆井液抗溫抗鹽能力有限、易高溫增 稠引起流變性難以控制，維護(hù)周期頻繁等難題；同時(shí)有機(jī)鹽的加入能夠提高體系的抑制性， 有利于井壁穩(wěn)定。本發(fā)明提供的抗商溫商密度有機(jī)鹽鉆井液適用于深井商壓、商含硫地層 石油鉆井，是一種性能良好的抗高溫、抗污染能力的鉆井液。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 為了對(duì)本發(fā)明有更深入的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0008] 實(shí)施例1 : 本實(shí)施例提供了一種密度為2. 50g/cm3抗高溫180°C的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其 中各組分的重量百分比為： 水100份、鈉基膨潤(rùn)土 2份、抗高溫磺化類降濾失劑12份(磺甲基酚醛樹脂：磺化褐煤 樹脂：磺甲基腐殖酸鉻=2:1:1)、磺化浙青(軟化點(diǎn)為180°C)3份、潤(rùn)滑劑2份、有機(jī)鹽15份、 交聯(lián)抑制劑〇. 6份、pH調(diào)節(jié)劑1份、乳化劑0. 5份、無機(jī)鹽25份（NaCl : KC1=18 :7)，最后 添加加重劑(重晶石粉和鐵礦石粉比例為1 :3)將鉆井液體系的密度調(diào)整至2. 50g/ cm3。 [0009] 制備過程如下： 將400ml水放入高攪杯中，邊攪拌邊加入鈉基膨潤(rùn)土，繼續(xù)攪拌20分鐘后，停止攪拌， 密閉養(yǎng)護(hù)24小時(shí)以上得到預(yù)水化膨潤(rùn)土漿； 在轉(zhuǎn)速為10000-12000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌狀態(tài)下，向預(yù)水化膨潤(rùn)土漿中按照上述比例 依次加入pH調(diào)節(jié)劑、抗高溫磺化類降濾失劑、交聯(lián)抑制劑、乳化劑、磺化浙青、潤(rùn)滑劑，每加 入一種材料攪拌20-40分鐘，充分?jǐn)嚢韬蠹尤霟o機(jī)鹽、有機(jī)鹽，高速攪拌20-40分鐘后，最后 加入加重劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到該抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液。
[0010] 實(shí)施例2 : 本實(shí)施例提供了一種密度為2. 30g/cm3抗高溫180°C的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其 中各組分的重量百分比為： 水100份、鈉基膨潤(rùn)土 2份、抗高溫磺化類降濾失劑12份(磺甲基酚醛樹脂：磺化褐煤 樹脂：磺甲基腐殖酸鉻=2:1:1)、磺化浙青(軟化點(diǎn)為180°C)3份、潤(rùn)滑劑2份、有機(jī)鹽15份、 交聯(lián)抑制劑〇. 3份、pH調(diào)節(jié)劑1份、乳化劑0. 5份、無機(jī)鹽25份（NaCl : KC1=18 :7)，最后 添加加重劑(重晶石粉和鐵礦石粉比例為1 :2)將鉆井液體系的密度調(diào)整至2. 50g/ cm3。
[0011] 對(duì)比例： 和本發(fā)明提供的實(shí)施例2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比的對(duì)比例是現(xiàn)場(chǎng)常用的飽和鹽水聚磺鉆井液 體系，其中各組分的重量百分比為： 水100份、鈉基膨潤(rùn)土 2份、抗高溫磺化類降濾失劑12份(磺甲基酚醛樹脂：磺化褐煤 樹脂：磺甲基腐殖酸鉻=2:1:1)、磺化浙青(軟化點(diǎn)為180°C ) 3份、潤(rùn)滑劑2份、pH調(diào)節(jié)劑1 份、乳化劑〇. 5份、無機(jī)鹽29份（NaCl : KC1=22 :7)，最后加入重晶石粉將鉆井液體系的密 度調(diào)整至2. 30g/ cm3。
[0012] 將實(shí)施例2和對(duì)比例分別在180°C熱滾16小時(shí)后，按照水基鉆井液測(cè)試程序（GB/ T 16783-1997)分別測(cè)得對(duì)比性能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。
[0013] 表1抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液的常規(guī)性能評(píng)價(jià)（180°C X 16h)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征在于包括下列重量份的組分：1〇〇份水、 2-4份鈉基膨潤(rùn)土、8-16份抗高溫磺化類降濾失劑、2-4份磺化浙青、2-4份潤(rùn)滑劑、10-30份 有機(jī)鹽、0. 2-0. 8份pH調(diào)節(jié)劑、120-280份加重劑、0. 2-1. 0份交聯(lián)抑制劑、0. 5-1. 0份乳化 劑、15-25份無機(jī)鹽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液,其特征是,所述的抗高溫磺化 類降濾失劑包括磺甲基酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂和磺甲基腐殖酸鉻，三者的重量比為4-8 : 2-4 :2-4 ; 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的磺化浙青軟化 點(diǎn)為 160°C _200°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的潤(rùn)滑劑為抗 高溫白油潤(rùn)滑劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液,其特征是,所述的有機(jī)鹽為工 業(yè)用甲酸鉀，且甲酸鉀含量在97%以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的pH調(diào)節(jié)劑為 氫氧化鈉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的乳化劑為 SP80。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的交聯(lián)抑制劑 為焦亞硫酸鈉和三聚甲醛，二者的質(zhì)量比為6:1， 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的無機(jī)鹽為氯化 鈉和氯化鉀，二者的質(zhì)量比為15-25:5-7 ; 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，其特征是，所述的加重劑為重晶 石、鐵礦石的一種或兩種復(fù)配；其中，重晶石粉的密度在4. 20g/cm3以上，純度在95%以上； 鐵礦石粉的密度在4. 80 g/cm3以上；兩種復(fù)配比例為1:2-3。
【專利摘要】一種抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液，組成及重量比為：100份水、2-4份鈉基膨潤(rùn)土、8-16份抗高溫磺化類降濾失劑、2-4份磺化瀝青、2-4份潤(rùn)滑劑、10-30份有機(jī)鹽、0.2-0.8份pH調(diào)節(jié)劑、120-280份加重劑、0.2-1.0份交聯(lián)抑制劑、0.5-1.0份乳化劑、15-25份無機(jī)鹽。本發(fā)明提供的抗高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液抗溫能力達(dá)180℃以上；能夠抗30%巖屑或3%CaSO4·2H2O污染，是能夠在超深井鹽膏層等復(fù)雜井鉆井中使用的高密度鉆井液，具有較低的固相含量和良好的流變性，能夠克服普通深井鉆井液抗溫抗鹽能力有限、易高溫增稠引起流變性難以控制，維護(hù)周期頻繁等難題；同時(shí)有機(jī)鹽的加入能夠提高體系的抑制性，有利于井壁穩(wěn)定。
【IPC分類】C09K8-24, C09K8-22, C09K8-20
【公開號(hào)】CN104650830
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310601079
【發(fā)明人】張志財(cái), 喬軍, 劉寶鋒, 李公讓, 趙懷珍, 劉保雙, 慈國(guó)良, 羅云鳳
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月25日