一種基於加重材料的鑽井液製備工藝的製作方法

2023-12-01 08:44:21 3

專利名稱：一種基於加重材料的鑽井液製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製備工藝，具體是指一種基於加重材料的鑽井液製備工藝。
背景技術：
隨著世界石油工業的不斷發展，油氣鑽探開發區域不斷拓寬，鑽探開發正逐漸由淺層向深層發展，地質構造目趨複雜，鑽探深度不斷增大，對於所需要的鑽井液提出了更高的要求，以滿足石油工業的日益發展。目前，在中國油氣勘探開發中，深井將是今後勘探開發的重點。在新疆巴什託地區進行的鑽探作業，由於儲層埋藏相對較深、地層壓力變化大、巖性複雜多變，鑽探較為困難，時效低，成本高。具體表現為深井井下溫度和壓力高，地層複雜，有時鑽遇超高壓鹽水層、複雜的鹽膏層和膏泥巖，常規鑽井液體系難以解決鑽井液高固相含量、濾液高礦化度、性能不穩定、濾失量過高等技術難題，在鑽井施工過程中經常發生鹽膏層蠕變，井壁不穩定、易噴易漏、起下鑽遇阻和易卡鑽等井下複雜事故，同時由於地層鹽溶解造成井徑擴大，嚴重影響井身質量，給油氣鑽探帶來極大的困難，嚴重阻礙著油氣勘探進程；使用高密度鑽井液鑽進時，鑽井液流動性差、泥餅厚、濾失量大、固相清除困難、鑽井液性能難以維護；隨著井深的增加，地溫越來越高，鑽井液在井底高溫條件下，處理劑降解加快，失水大幅度增加，造成鑽井液粘度增加或固化，井壁不穩定等。同時由於深部地層地質複雜，深井鑽井不可避免地將遇到多套壓力層系地層並存的 問題，如何安全鑽進多套壓力層系地層，進行深部地層鑽進過程的防漏堵漏，提高地層承壓能力，是安全鑽進深井超深井的關鍵，這對鑽井液工藝技術提出了較高的要求。深井鑽井不僅給現有鑽井液體系提出了挑戰，同時給保護油氣層的鑽井液技術也提出了很多新問題，因此要成功地進行勘探開發，必須有優質的鑽井液技術作保障，要求鑽井液必須具有高溫穩定性、良好的潤滑性和剪切稀釋特性，固相含量低流變性好、高壓失水量低、抗各種可溶性鹽類和酸性氣體的汙染，有利於配製、處理、維護和減輕地層汙染。我國抗高溫深井鑽井液技術的發展大致可分為鈣處理鑽井液、磺化鑽井液和聚磺鑽井液三個階段。(I)鈣處理鑽井液鈣處理鑽井液是我國在六十年代到七十年代初使用的基本深井鑽井液類型，主要利用無機鈣鹽(Ca (OH) 2)或鈉鹽(NaCl)來提高井眼穩定性，另外再加上鐵鉻木質素磺酸鹽(FCLS)或煤鹼劑(NaC)，羧甲基纖維素(CMC)及一些表面活性劑等來維持鑽井液的流變性能。如松基井(鈣基)、東風2井(鈣基)、新港57井(鹽水基)、王深2井(飽和鹽水基)等均是用這一類鑽井液鑽成功的。(2)三磺鑽井液三磺鑽井液是70年代以後我國大多數深井所使用的鑽井液類型，所謂「三磺」即是磺化酚醛樹脂(SMP)、磺化褐煤(SMC)和磺化拷膠(SMK)。這三種處理劑有效地降低了鑽井液的高溫高壓濾失量，進而提高了「井眼穩定性」，四川石油管理局用這三種處理劑再配合FCLS、CMC、Ca (OH) 2以及重鉻酸鉀(K2Cr207)、表面活性劑等鑽成了我國最深的關基井(7175m)，女基井(6011m)。三磺鑽井液的研製成功，是我國在深井鑽井液技術上的一大進步，其主要標誌是這三種處理劑能有效地降低高溫高壓濾失量，特別是加入磺化酚醛樹脂後，隨著井深及壓差的增加，其濾失量增加很少，有時還降低(而這一特性是原鈣處理鑽井液體系達不到的)，這樣就大大低改善了泥餅質量，減少了井下的坍塌卡鑽等複雜情況，提高了深井鑽探的成功率。例如在自深I井(四川)鑽進時，在4700 5335m，向含10%的膨潤土漿加入SMP4%，SMC6%,SP-80 活性劑(λ 3%,AS(烷基磺酸鈉)(λ 15% ,Na2Cr2072%,柴油5%後，在井底192°C溫度下，其濾失量從未加SMP的23. 7ml下降至9. 6ml，摩擦係數(Kf/45min)0. 07。經過五次斷鑽具、三次打水泥塞，一次頓鑽事故，均未發生卡鑽。為我國深井鑽井液技術開創了新的局面。(3)聚磺鑽井液階段 所謂「聚磺鑽井液」是指在 實踐過程中將「聚合物鑽井液」與「三磺鑽井液」結合在一起而形成的一類體系，目前仍廣泛應用「聚合物鑽井液」，開始叫「不分散低固相聚合物鑽井液」，是在70年代後期、80年代初期，為了推廣「噴射鑽井技術」和「優選參數鑽井技術」利用丙烯酞胺類有機聚合物作為鑽井液的抑制劑而逐漸發展形成的一種鑽井液體系。這類鑽井液由於使用了長鏈的有機聚合物代替了原鈣處理鑽井液中使用的無機鹽抑制劑，因而有效地抑制了地層的造漿，大大地提高了井眼穩定性，在提高鑽井速度方面見到了顯著的效果。這一類有機聚合物的產品許多研製成功了。從最初的非水解、部分水解聚丙烯酞胺開始，發展到大、中、小分子量的復配，不同官能團(鈣、鈉、銨鹽)的衍生物或接枝共聚物以及擴大到乙烯基磺酸鹽、乙烯基吡咯烷酮和帶陽離子官能團的聚合物等。任何處理劑加入鑽井液中，都會溶解(或溶脹、分散)，會有大量水吸附(轉移)到處理劑上，形成水化膜，使鑽井液體系中游離水量減少。同時，有的處理劑還會與坂土、鑽屑相互作用(吸附作用)形成空間網狀結構，加之粘土顆粒本身之間形成的網狀結構等有一部分水被「固定」在網格中而不易「逃脫」，無疑也減少了體系中游離水含量。另外，如果鑽井液體系中處理劑多而雜，不但水受汙染嚴重，游離水的活性、結構、物理化學性質發生嚴重變化，而且體系中自由活動的水也減少。所有這些情況，均會削弱高密度水基鑽井液體系的流變性。另外，如果鑽井液體系中固相含量很高，處理劑本身抗溫能力和抗鹽、抗鈣能力差，處理劑會因此而喪失作用效能，其結果無法控制高密度水基鑽井液流變性。這就要求鑽井液體系中處理劑種類儘可能少，且每種處理劑應具有一種專門的功能，並應在使環境發生變化的情況下仍能有效。在抗高溫高密度鑽井液體系的製備過程中，決定使用可能少的處理劑，並使每種處理劑能單獨控制下列鑽井液性能中的一種性能抗汙染性、流變性、濾失性及封堵性。加重材料又稱加重劑，是由不溶於水的惰性物質經過研磨加工製備而成。為了對付高壓地層，平衡地層壓力並穩定井壁。加重材料應具備的條件是自身的密度大、磨損性小、易粉碎，並且應該是惰性物質，既不溶於鑽井液，也不與鑽井液中的其它組分發生相互作用
發明內容
本發明的目的為了克服現有技術的不足與缺陷，提供一種基於加重材料的鑽井液製備工藝，該製備工藝通過合理選擇製備過程中的加重材料，從而減少鑽井液的總固相含量，保證了鑽井液的流變性可以得到較好的調控。本發明的目的通過下述技術方案實現一種基於加重材料的鑽井液製備工藝，包括以下步驟(a)配置定量的基漿備用；(b)高速攪拌下加入增粘劑PAC-HV，完全溶解為止；(c)將PAC-HV漿取下，倒入反應容器中，然後按量一次性加入降濾失劑SMPUg速攪拌讓其充分吸附至平衡，達到護膠目的；(d)按量一次性加入KC1、NaCl、先增稠，然後減稠至穩定，低速攪拌讓其充分溶解和作用；`(e))按量一次性加入變形封堵劑FT-1和剛性封堵劑CaCO3,低速攪拌讓其充分分散；(f)按量一次性加入降粘劑PSC-1，低速攪拌40_60min，讓其充分溶解和吸附；(g)按量一次性加入TRH-2，低速攪拌30min，讓其充分作用；(h)將體系加熱，待以上處理劑加完並作用徹底後，加入加重劑重晶石，即得產物。所述步驟(a)中，基漿為鈉膨潤土。所述步驟(b)中，高速攪拌的時間為lOmin。所述步驟(c)中，低速攪拌的時間為40_60min。所述步驟(C)中，反應容器為搪瓷杯。所述步驟(h)中，將體系加熱至40°C。綜上所述，本發明的有益效果是通過合理選擇製備過程中的加重材料，從而減少鑽井液的總固相含量，保證了鑽井液的流變性可以得到較好的調控。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步地的詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。實施例本實施例涉及一種基於加重材料的鑽井液製備工藝，包括以下步驟(a)配置定量的基漿備用；(b)高速攪拌下加入增粘劑PAC-HV，完全溶解為止；(c)將PAC-HV漿取下，倒入反應容器中，然後按量一次性加入降濾失劑SMP-2，低速攪拌讓其充分吸附至平衡，達到護膠目的；(d)按量一次性加入KC1、NaCl、先增稠，然後減稠至穩定，低速攪拌讓其充分溶解和作用；(e))按量一次性加入變形封堵劑FT-1和剛性封堵劑CaCO3,低速攪拌讓其充分分散；(f)按量一次性加入降粘劑PSC-1，低速攪拌40_60min，讓其充分溶解和吸附；(g)按量一次性加入TRH-2，低速攪拌30min，讓其充分作用；
(h)將體系加熱，待以上處理劑加完並作用徹底後，加入加重劑重晶石，即得產物。所述步驟(a)中，基漿為鈉膨潤土。所述步驟(b)中，高速攪拌的時間為lOmin。所述步驟(c)中，低速攪拌的時間為40_60min。所述步驟(C)中，反應容器為搪瓷杯。所述步驟(h)中，將體系加熱至40°C。為了得到最佳的加重材料，本發明分別對下述幾種加重材料進行了篩選(I)石灰石粉石灰石粉的主成分為CaCO3，密度為2. 70 2. 90g/cm3,易與鹽酸等無機酸類發生反應，生成C02，H2O和可溶性鹽，因而適合在非酸敏性而又需進行酸化作業的產中使用，以減輕鑽井液對產層的損害。但由於其密度較低，一般只能配製密度不超過1. 68g/cm3的鑽井液和完井液。(2)鐵礦粉和鈦鐵礦粉 鐵礦粉的主要成分是Fe2O3，密度4. 90 5. 30g/cm3 ;鈦鐵礦粉的主要成分是TiO2 Fe2O3，密度4. 50 5. lOg/cm3，均為棕色或黑褐色粉末。因它們的密度均大於重晶石，故可用於配製更高密度的鑽井液，而且在同等密度的條件下，加重後固相含量低有利於流變性能的調控和提高鑽速 。此外，由於鐵礦粉和鈦鐵礦粉均具有一定的酸溶性，因此可應用於需要進行酸化的產層。(3)方鉛礦粉方鉛礦粉是一種主要成分為PbS的天然礦石粉末，一般呈褐色。由於其密度高達7. 40 7. 70g/cm3,因此可應用於超高密度鑽井液，以控制地層出現的異常高壓。但由於該加重劑的成本高，貨源少，一般僅限於在地層孔隙壓力極高的特殊情況下使用。如我國滇黔桂石油勘探局在管-3井使用方鉛礦，配製出密度為3. 00g/cm3的超高密度鑽井液。重晶石粉是一種以BaSO4為主成分的天然礦石，經過機械加工後而製成的灰白色粉末產品。按照API標準，其密度應該達到4. 20g/cm3，粉末細度要求通過200目篩網時篩餘量< 3. 0%。重晶石粉一般應用於加重密度不超過2. 30g/cm3的水基和油基鑽井液，鑽井液加重後，對低密度固相的容納量會大大的降低，鑽井液的流變性會變得難以控制。在理想的條件下，若使用重晶石加重，當鑽井液密度為2. 00g/cm3時，重晶石的加量約為1900kg/m3時。因此，本發明使用密度在4. 20g/cm3以上的重晶石，以保證其供應和質量。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質上對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於加重材料的鑽井液製備エ藝，其特徵在於，包括以下步驟 (a)配置定量的基漿備用； (b)高速攪拌下加入增粘劑PAC-HV，完全溶解為止； (c)將PAC-HV漿取下，倒入反應容器中，然後按量一次性加入降濾失劑SMP-2，低速攪拌讓其充分吸附至平衡，達到護膠目的； (d)按量一次性加入KC1、NaCl、先增稠，然後減稠至穩定，低速攪拌讓其充分溶解和作用； (e))按量一次性加入變形封堵劑FT-1和剛性封堵劑CaCO3，低速攪拌讓其充分分散； (f)按量一次性加入降粘劑PSC-1，低速攪拌40-60min，讓其充分溶解和吸附； (g)按量一次性加入TRH-2，低速攪拌30min，讓其充分作用； (h)將體系加熱，待以上處理劑加完並作用徹底後，加入加重劑重晶石，即得產物。
2.根據權利要求1所述的ー種基於加重材料的鑽井液製備エ藝，其特徵在於，所述步驟(a)中，基漿為鈉膨潤土。
3.根據權利要求1所述的ー種基於加重材料的鑽井液製備エ藝，其特徵在於，所述步驟(b)中，高速攪拌的時間為IOmin。
4.根據權利要求1所述的ー種基於加重材料的鑽井液製備エ藝，其特徵在於，所述步驟(c)中，低速攪拌的時間為40-60min。
5.根據權利要求1所述的ー種基於加重材料的鑽井液製備エ藝，其特徵在於，所述步驟(C)中，反應容器為搪瓷杯。
6.根據權利要求1所述的ー種基於加重材料的鑽井液製備エ藝，其特徵在於，所述步驟(h)中，將體系加熱至40°C。
全文摘要
本發明公開了一種基於加重材料的鑽井液製備工藝，包括(a)配置質鈉膨潤土備用；(b)加入增粘劑PAC-HV並完全溶解；(c)加入降濾失劑SMP-2；(d)加入KCl、NaCl；(e)加入變形封堵劑FT-1和剛性封堵劑CaCO3；(f)加入2％～4％的降粘劑PSC-1；(g)加入TRH-2並讓其充分作用；(h)將體系加熱作用後，加入加重材料重晶石即得產物。本發明通過合理選擇製備過程中的加重材料，從而減少鑽井液的總固相含量，保證了鑽井液的流變性可以得到較好的調控。
文檔編號C09K8/16GK103045196SQ20111032585
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者張彪 申請人:張彪