強抑制抗溫180℃、高密度抗鹽鑽井液的配方及製備方法

2023-09-22 01:07:30

專利名稱：強抑制抗溫180℃、高密度抗鹽鑽井液的配方及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液的配方及製備方法，主要用於解決超深井段複合鹽層時鑽井液遇到的難題，屬於石油鑽探鑽井液技術領域。
背景技術：
隨著國內外石油工業的發展和對石油需求的不斷增長，油氣田勘探開發逐漸動用和開採環境苛刻的油氣藏，其中一個重要的表現就是井深的增加。鑽井實踐表明，隨著井深的增加，鑽井技術難題逐漸增加，井下高溫、高壓嚴重影響鑽井液性能。主要表現在高溫高密度條件下鑽井液的粘度不易控制、濾失量大、固相容量低、抗汙染性能差等方面。尤其是在鑽遇超深井段複合鹽層時，存在的「高固相與流變性、濾失量控制與流變性、抑制與分散」 三大矛盾，一直以來沒有有效的解決。國外在遇到上述問題時，同樣也不能有效克服，少數能夠處理這類問題的公司，也只提供鑽井液技術服務，不提供鑽井液的配方和製備方法，使得解決此類鑽井液問題的價格居高不下，限制了深部地層油氣資源的開發。

發明內容
本發明的目的在於提供一種強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液的配方及製備方法，以滿足深井溫度在180°C情況下鑽遇複合鹽層對鑽井液的需要，克服高密度的鑽井液粘度不易控制、濾失量大、固相容量低、抗汙染性能差的問題。本發明採用如下的技術方案，即一種強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液的配方含有水、純鹼、高溫抗鹽提切劑、流型調節劑、降濾失劑A、降濾失劑B、抑制防塌劑、抑制潤滑劑、水溶性加重劑、惰性加重劑等組份，其特徵在於上述組份中高溫抗鹽提切劑為一種矽酸鹽改性物質，其分子式為 MgN1/2Al_0N3 (OH)N4SiN5，式中附=40-100、N2 = 5000-10000、 N3 = 6000-10000、N4 = 8000-10000、N5 = 4000-10000 ；流型調節劑為黃原膠 XC ；降濾失劑A、降濾失劑B均是主鏈為碳-碳鏈，支鏈為磺酸基、吡咯烷酮基、烷烴基的產品，其分子式同為(CH2-CHC0NHC (CH3) 2CH2S03Na) p (CH2-CHCON (CH3) 2) m (CH2-CHNC4H6O) n，降濾失劑 A 的分子式中 P = 200-400,m = 200-300,η = 50-200，降濾失劑 B 的分子式中 ρ = 300-400,m = 300-500,η = 200-300 ；抑制防塌劑是一種改性高軟化點的天然植物浙青衍生物，是由分子式為CyHvOw與分子式為CyHv_20wC00M(RO) s組份構成的混合物，式中M是金屬離子，R為烴基， y = 20-100、ν = 50-500、w = 20-2000、s = 1-6 ；抑制潤滑劑為高分子非離子表面活性劑， 分子式為 RO (CH3CHOCH2)m (CH2CH2)nRH(CH3CHOCH2) x(CH2CH2)y，式中 R 為烴基，m = 2000-4000、 η = 1000-5000、χ = 2000-5000,y = 2000-3000 ；水溶性加重劑為低碳鹼金屬有機酸鹽、有機酸銨、有機酸季銨的複合物，分子通式XJn(COO)1M,式中M為單價金屬陽離子或銨離子，X 為雜原子或基團，R為烴基，式中n+1 = l-6、m彡6 ；惰性加重劑採用重晶石BaSO4或鈦鐵礦粉。本發明的一種強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液的製備方法，按照上述鑽井液配方的組份，採取如下步驟
(1)測算配製鑽井液所需的淡水量，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，在淡水中按 3 ^g/m3的濃度加入純鹼，攪拌10分鐘，再按30 35kg/m3的濃度加入高溫抗鹽提切劑， 攪拌1小時；(2)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按0. 5 lkg/m3的濃度加入流型調節劑，攪拌1小時；(3)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按10 12kg/m3的濃度加入降濾失劑A，按20 Mkg/m3的濃度加入降濾失劑B，攪拌1小時；(4)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按50 60kg/m3的濃度加入抑制防塌劑、按40 50kg/m3的濃度加入抑制潤滑劑，攪拌1小時；(5)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按800 1200kg/m3 的濃度加入強抑制高密度水溶性加重劑，攪拌1小時；(6)在前一步得到的液體中，再按鑽井液密度要求，經測算加入一定量的惰性加重劑，即可得到本發明的強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液。上述的高溫抗鹽提切劑在高溫下性能穩定，在鑽頭水眼處，切力小、粘度低，易於開泵，易發揮流體噴射鑽井的作用，在環空內與靜止時，切力較高，懸浮攜帶鑽屑的能力強。流型調節劑可提高鑽井液的粘度和切力。降濾失劑A、B,其分子中親水基團多，與水、土結合能力強，護膠性好，易形成緻密泥餅，降低濾失量。降濾失劑B中磺酸基、氮烷基兩個官能團含量要比降濾失劑A中多，這樣降濾失劑B就比降濾失劑A抗溫性強。抑制防塌劑可溶解與乳化進入體系中後，起封堵防塌、保護油氣層的作用。抑制潤滑劑主要吸附於鑽屑及粘土顆粒表面，抑制其水化分散與膨脹，穩定井壁， 潤滑、降低摩擦及扭矩，具有護膠穩定性，抗汙染能力。水溶性加重劑能抑制泥巖、頁巖的水化膨脹和水化分散；抗石膏、氯化鈉汙染達飽和，對配伍的鑽井液其它處理劑有協同增效的作用。
具體實施例方式下面結合本發明的幾個具體實施例，對本發明的強抑制抗溫180°c、高密度抗鹽鑽井液的配方及製備方法予以進一步說明。實施例一，按照鑽井液配方組分3kg/m3純鹼、30kg/m3高溫抗鹽提切劑、0. 5kg/m3 流型調節劑、10kg/m3降濾失劑A、20kg/m3降濾失劑B、50kg/m3抑制防塌劑、40kg/m3抑制潤滑劑、1000kg/m3強抑制高密度水溶性加重劑、595kg/m3惰性加重劑，各組分選用前技術方案中所述的組分，其中惰性加重劑選用重晶石BaSO4,實施例一的製備方法，按照上述鑽井液配方的組份，採取如下步驟(1)測算配製鑽井液所需的淡水量，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，在淡水中按 3kg/m3的濃度加入純鹼，攪拌10分鐘，再按30kg/m3的濃度加入高溫抗鹽提切劑，攪拌1小時；(2)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按0. 5kg/m3的濃度加入流型調節劑，攪拌1小時；(3)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按10kg/m3的濃度加入降濾失劑A，按20kg/m3的濃度加入降濾失劑B，攪拌1小時；。(4)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按50kg/m3的濃度加入抑制防塌劑、按40kg/m3的濃度加入抑制潤滑劑，攪拌1小時；(5)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按1000kg/m3的濃度加入強抑制高密度水溶性加重劑，攪拌1小時；(6)在前一步得到的液體中，再按鑽井液密度要求，經測算加入5%kg/m3惰性加重劑BaSO4,即可得到密度為1. 80g/cm3的強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液。實施例二，按照鑽井液配方組分3kg/m3純鹼、31kg/m3高溫抗鹽提切劑、0. 5kg/m3 流型調節劑、llkg/m3降濾失劑A、22kg/m3降濾失劑B、55kg/m3抑制防塌劑、40kg/m3抑制潤滑劑、1000kg/m3強抑制高密度水溶性加重劑、U80kg/m3惰性加重劑，各組分選用前技術方案中所述的組分，其中惰性加重劑選用重晶石BaSO4 ；實施例二的製備方法，按照上述鑽井液配方的組份，採取如下步驟(1)測算配製鑽井液所需的淡水量，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，在淡水中按 3kg/m3的濃度加入純鹼，攪拌10分鐘，再按31kg/m3的濃度加入高溫抗鹽提切劑，攪拌1小時；(2)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按0. 5kg/m3的濃度加入流型調節劑，攪拌1小時；(3)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按llkg/m3的濃度加入降濾失劑A，按22kg/m3的濃度加入降濾失劑B，攪拌1小時；(4)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按55kg/m3的濃度加入抑制防塌劑、按40kg/m3的濃度加入抑制潤滑劑，攪拌1小時；(5)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按1000kg/m3的濃度加入強抑制高密度水溶性加重劑，攪拌1小時；(6)在前一步得到的液體中，再按鑽井液密度要求，經測算加入1280kg/m3惰性加重劑BaSO4,即可得到密度為2. 10g/cm3的強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液；實施例三，按照鑽井液配方組分4kg/m3純鹼、30kg/m3高溫抗鹽提切劑、0. 5kg/m3 流型調節劑、10kg/m3降濾失劑A、20kg/m3降濾失劑B、50kg/m3抑制防塌劑、40kg/m3抑制潤滑劑、1000kg/m3強抑制高密度水溶性加重劑、256mcg/m3惰性加重劑，各組分選用前技術方案中所述的組分，其中惰性加重劑選用鈦鐵礦粉；實施例三的製備方法，按照上述鑽井液配方的組份，採取如下步驟(1)測算配製鑽井液所需的淡水量，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，在淡水中按 4kg/m3的濃度加入純鹼，攪拌10分鐘，再按30kg/m3的濃度加入高溫抗鹽提切劑，攪拌1小時；(2)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按0. 5kg/m3的濃度加入流型調節劑，攪拌1小時；(3)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按10kg/m3的濃度加入降濾失劑A，按20kg/m3的濃度加入降濾失劑B，攪拌1小時；(4)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按50kg/m3的濃度加入抑制防塌劑、按40kg/m3的濃度加入抑制潤滑劑，攪拌1小時；
(5)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按1000kg/m3的濃度加入強抑制高密度水溶性加重劑，攪拌1小時；(6)在前一步得到的液體中，再按鑽井液密度要求，經測算加入2569kg/m3惰性加重劑鈦鐵礦粉，即可得到密度為2. 50g/cm3的強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液。上述三個實施例，經現場試驗，得到強抑制抗溫180°C、高密度(1. 80 2. 50g/ cm3)抗鹽鑽井液性能表。強抑制抗溫180°C、高密度(1. 80 2. 50g/cm3)抗鹽鑽井液性能表
權利要求
1. 一種強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液的配方含有水、純鹼、高溫抗鹽提切劑、流型調節劑、降濾失劑A、降濾失劑B、抑制防塌劑、抑制潤滑劑、水溶性加重劑、惰性加重劑等組份，其特徵在於上述組份中高溫抗鹽提切劑為一種矽酸鹽改性物質，其分子式為 MgN1/2A 1N2/30N3 (0H)N4SiN5,式中 Nl = 40-100、N2 = 5000-10000、N3 = 6000-10000、 N4 = 8000-10000、N5 = 4000-10000 ；流型調節劑為黃原膠)(C ；降濾失劑A、降濾失劑B均是主鏈為碳-碳鏈，支鏈為磺酸基、吡咯烷酮基、烷烴基的產品，其分子式同為 (CH2-CHC0NHC (CH3) 2CH2S03Na) p (CH2-CHCON (CH3) 2) m (CH2-CHNC4H6O) n，降濾失劑 A 的分子式中 ρ =200-400,m = 200-300,η = 50-200，降濾失劑 B 的分子式中 ρ = 300-400,m = 300-500、 η = 200-300 ；抑制防塌劑是一種改性高軟化點的天然植物浙青衍生物，是由分子式為 CyHvOw與分子式為CyHv_20wC00M (RO) s組份構成的混合物，式中M是金屬離子，R為烴基，y = 20-100、ν = 50-500,w = 20-2000、s = 1-6 ；抑制潤滑劑為高分子非離子表面活性劑，分子式為 RO (CH3CHOCH2)m (CH2CH2)nRH (CH3CHOCH2) x(CH2CH2)y，式中 R 為烴基，m = 2000-4000、η = 1000-5000、χ = 2000-5000,y = 2000-3000 ；水溶性加重劑為低碳鹼金屬有機酸鹽、有機酸銨、有機酸季銨的複合物，分子通式XmRn(COO) ^，式中M為單價金屬陽離子或銨離子，X為雜原子或基團，R為烴基，式中n+1 = l_6、m彡6;惰性加重劑採用重晶石BaSO4或鈦鐵礦粉；上述的強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液的製備方法，按照上述鑽井液配方的組份，採取如下步驟(1)測算配製鑽井液所需的淡水量，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，在淡水中按3 5kg/m3的濃度加入純鹼，攪拌10分鐘，再按30 35kg/m3的濃度加入高溫抗鹽提切劑，攪拌1小時；(2)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按0.5 lkg/m3的濃度加入流型調節劑，攪拌1小時；(3)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘的攪拌速度下，按10 12kg/m3的濃度加入降濾失劑A，按20 Mkg/m3的濃度加入降濾失劑B，攪拌1小時；(4)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按50 60kg/m3的濃度加入抑制防塌劑、按40 50kg/m3的濃度加入抑制潤滑劑，攪拌1小時；(5)在前一步得到的液體中，在12000轉/分鐘攪拌速度下，按800 1200kg/m3的濃度加入強抑制高密度水溶性加重劑，攪拌1小時；(6)在前一步得到的液體中，再按鑽井液密度要求，經測算加入一定量的惰性加重劑， 即可得到本發明的強抑制抗溫180°C、高密度抗鹽鑽井液。
全文摘要
本發明涉及一種強抑制抗溫180℃、高密度抗鹽鑽井液的配方及製備方法，配方中高溫抗鹽提切劑為一種矽酸鹽改性物質，降濾失劑A、降濾失劑B均是主鏈為碳-碳鏈，支鏈為磺酸基、吡咯烷酮基、烷烴基的產品，抑制防塌劑為改性高軟化點的天然植物瀝青衍生物，抑制潤滑劑為高分子非離子表面活性劑，水溶性加重劑為低碳鹼金屬有機酸鹽、有機酸銨、有機酸季銨的複合物。製備時，在淡水中，按照配方以一定的攪拌速度和確定的濃度依次加入相應組份，即得到本發明的鑽井液。本發明克服了高密度的鑽井液粘度不易控制、濾失量大、固相容量低、抗汙染性能差的問題。
文檔編號C09K8/12GK102212345SQ20111010029
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者寧軍明, 尹麗, 鞏興廣, 張民立, 王偉忠, 田增豔, 穆劍雷, 董殿彬, 許紹營, 馬翠雪, 馬運慶 申請人:中國石油集團渤海鑽探工程有限公司