一種鑽井液及其製備方法
2023-06-12 00:36:01
專利名稱：一種鑽井液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鑽井液及其製備方法。具體說，涉及一種包含凝膠類聚合物的鑽 井液及其製備方法。
背景技術：
隨鑽井技術的發展，油基鑽井液、合成基鑽井液、無固相鑽井液等使用的越來越 多，而水基鑽井液由於其用途廣、成本低、維護容易等因素，實際應用中仍然佔據著主導地 位。水基鑽井液體系中，膨潤土是基礎配漿材料，鑽井液中加入的各種處理劑，通過吸附在 粘土表面拆散或絮凝粘土膠粒，從而保持鑽井液合適的流變性、造壁性、潤滑性和抑制性。 總之各種處理劑應用的主要目的就是使膨潤土顆粒維持好的粒度和級配，從而使鑽井液保 持好的性能。但在實際鑽井過程中，鑽井液接觸到的是地層粘土礦物，由於地層粘土與膨 潤土礦物結構相同或相近，使得鑽井液體系穩定性和井眼穩定性之間存在著不可調和的矛 盾，有利於鑽井液體系穩定的處理劑不利於穩定井壁，有利於井眼穩定的處理劑不利於鑽 井液性能穩定。無固相鑽井液體系中沒有粘土，是通過添加的聚合物來維持鑽井液中的粘度和切 力，可以從根本上避免上述矛盾，經常被用到強水敏性地層的鑽進中，可以防止鑽頭泥包、 提高機械鑽速，保護油氣層等。常規無固相鑽井液提粘提切方面主要以黃原膠為主，黃原 膠具有較好的抗剪切能力和良好的懸浮性，可以在各種深度的井中廣泛應用，但黃原膠價 格昂貴，特別在深井鑽井時，每天需要很大量來維護泥漿粘切，極大地提高了泥漿成本；另 外無固相鑽井液降失水方面主要依靠超細碳酸鈣形成泥餅，配合澱粉類物質填充來共同控 制，這三種物質保持一定的比例，聯合作用效果實際上與膨潤土作用效果類似。在鑽井過程 中，聚合物、澱粉和超細碳酸鈣會產生消耗，需要對三種處理劑的加量進行維護，保持其比 例。
發明內容
本發明人通過大量的試驗研究發現，用凝膠類聚合物代替膨潤土製備鑽井液，由 於凝膠類聚合物具有一定的可變形性和粘性，不是通過吸附在膨潤土表面改善泥漿性能， 而是直接參與形成低滲透性泥餅，降低鑽井液失水和封堵微裂隙，提高穩定井壁能力，從根 本上解決了鑽井液體系穩定性和井眼穩定性之間的矛盾；另外該鑽井液採用凝膠類聚合物 作為主處理劑，不需要與其他處理劑作用，維護時不需要考慮配比等問題，維護處理簡單。本發明的目的是提供了上述的一種鑽井液，其包含有以下組分水，100重量份; 凝膠類聚合物，0. 5 1重量份，優選0. 2 0. 5重量份；所述的凝膠類聚合物是由聚合物 交聯所得到的凝膠狀物質。本發明所述的凝膠類聚合物是由聚合物交聯所得到的凝膠狀物質，該類聚合物是 一種具有多種幾何形狀的網狀結構高分子，有一定粘彈性，通過在水中吸水自由分散成納 米級別，依靠分子間的靜電斥力使它維持一定的粘度和切力，不管濃度多高都沒有拉絲現象。凝膠類聚合物包括吸水樹脂、水性聚氨酯、凝膠土等，較好的為吸水樹脂。本發明的鑽井液，還可以包括其它的處理劑例如抗溫劑、抗鹽劑等，以水為100 重量份計，抗溫劑為O 10重量份；抗鹽劑為0 5重量份，所述的抗溫劑為褐煤樹脂、酚 醛樹脂或磺化褐煤等，所述的抗鹽劑為黃原膠或羥乙基纖維素等。鑽井過程中可以根據地層需要選擇不同的凝膠類聚合物，例如對於鹽層井可以選 擇抗鹽性好的凝膠類聚合物，而對於深井重點考慮凝膠類聚合物的抗溫性，這樣既能保證 安全鑽井又能降低成本。根據選擇出的凝膠類聚合物的特性，再篩選出能夠與之配伍的各 類鑽井液處理劑，形成一系列、適用於不同地層的鑽井液體系。例如當凝膠類聚合物選用吸水樹脂時，因為吸水樹脂抗鹽性不太好，可在由吸水 樹脂製得的鑽井液中加入水質量0. 1 0.5%的羧甲基纖維素鈉(CMC)和水質量0. 1 0. 3%的聚丙烯酸鉀(KPAM)，用來鑽地層水礦化度比較低的地層。本發明進一步提供了上述鑽井液的製備方法。本發明的鑽井液的製備方法包括將包含有水、所述的凝膠類聚合物按所述組分 配比攪拌混合，靜置3 M小時，待其水化完全。本發明的鑽井液解決了現有技術中存在的鑽井液體系穩定性和井眼穩定性之間 的矛盾，並且該鑽井液體系維護處理簡單，本發明可廣泛應用於破碎性地層、強水敏性地 層、易坍塌地層等複雜地質條件下的鑽井中，同時由於該體系固相含量低，油氣層保護效果 好，可用於儲層鑽進中。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。本發明的範圍不受這些實施例的限 制。測試方法1、流變性能根據 GB/T 16783. 1-2006/IS0 10414-1 :2001 標準，參見[石油天然 氣工業鑽井液現場測試第1部分水基鑽井液]之6 「粘度和切力」測定。2、失水量根據 GB/T 16783. 1-2006/IS0 10414-1 :2001 標準，參見[石油天然氣 工業鑽井液現場測試第1部分水基鑽井液]之7 「濾失量」測定。實施例1:(1)稱取IOOOml水，加入水質量0. 3%的吸水樹脂(常州市新亞環保材料有限公 司，300目，吸水倍率300倍)充分攪拌後靜置M小時，得到吸水樹脂凝膠溶液，測定其流變 性及失水結果見表1，將此鑽井液在滾子加熱爐中120°C下老化16h，然後冷至室溫，測定其 流變性及失水結果見表1。實施例2:稱取IOOOml水，加入水質量0. 3%的吸水樹脂(常州市新亞環保材料有限公司， 300目，吸水倍率80倍)充分攪拌後靜置M小時，得到吸水樹脂凝膠溶液，測定其流變性及 失水結果見表1，將此鑽井液在滾子加熱爐中120°C下老化16h，然後冷至室溫，測定其流變 性及失水結果見表1。對比例1 取400ml蒸餾水，加入16g膨潤土，密閉養護M小時後，測定其流變性及失水結果見表1，將鑽井液在滾子爐中120°C下老化16h，然後冷至室溫，測定其流變性及失水結果見 表1對比例2:取400ml蒸餾水，加入8g膨潤土，密閉養護M小時後，加入0. Sg吸水樹脂測定其 流變性及失水結果見表1，將鑽井液在在滾子爐中120°C下老化16h，然後冷至室溫，測定其 流變性及失水結果見表1實施例3 (1)稱取IOOOml水，加入水質量0. 5 %的吸水樹脂(常州市新亞環保材料有限公 司，300目，吸水倍率80)充分攪拌後靜置M小時。(2)在溶液中加入水質量0. 3%的羧甲基纖維素鈉(禹城寶冠化工有限公司，CMC) 和水質量0. 的聚丙烯酸鉀(濟南市中基化工，KPAM)，充分攪拌混合均勻。該體系可用來鑽礦化度0 9000ppm，並且溫度為室溫 100°C的上部地層實施例4 (1)稱取IOOOml水，加入水質量1 %的凝膠土(蘇州中材非金屬礦工業設計研究 院有限公司)充分攪拌後靜置M小時。(2)在溶液中加入水質量0. 4%的聚陰離子纖維素(山東一騰化工公司，PAC)、水 質量2%的浙青(大港油田集團油田化學有限公司，HFT-301)、水質量2%的褐煤樹脂(江 西萍鄉博新鑽井泥漿助劑廠，SPNH)和水質量5%的KCl (天津市大茂化學試劑廠，氯化鉀 KCl)，充分攪拌混合均勻。該體系可用來鑽礦化度0 50000ppm，並且溫度為室溫 150°C的地層中。實施例5 (1)稱取IOOOml水，加入水質量1 %的水性聚胺酯樹脂(廣州市南基科技開發有 限公司)充分攪拌後靜置M小時。(2)在溶液中加入水質量0. 4%的聚陰離子纖維素(山東一騰化工公司，PAC)、水 質量0. 的黃原膠(河北鑫合生物華工有限公司，XC)、水質量4%的聚合醇(湖北漢科新 技術股份有限公司)充分攪拌混合均勻。該體系可用來鑽礦化度0 50000ppm，並且溫度為室溫 100°C的上部地層中。表 1權利要求
1.一種鑽井液，其包含有以下組分水，100重量份；凝膠類聚合物，0. 1 1重量份；其 中所述的凝膠類聚合物是由聚合物交聯所得到的凝膠狀物質。
2.根據權利要求1所述的鑽井液，其特徵在於還包括以下組分抗溫劑，0 10重量 份；抗鹽劑，O 5重量份，所述的抗溫劑為褐煤樹脂、酚醛樹脂或磺化褐煤，所述的抗鹽劑 為黃原膠或羥乙基纖維素。
3.根據權利要求1所述的鑽井液，其特徵在於以水為100重量份計，凝膠類聚合物為 0. 2 0. 5重量份。
4.根據權利要求1所述的鑽井液，其特徵在於所述的凝膠類聚合物為吸水樹脂、水性聚氨酯或凝膠土。
5.根據權利要求1所述的鑽井液，其特徵在於所述的凝膠類聚合物為吸水樹脂。
6.根據權利要求5所述的鑽井液，還包括以下組分以水100重量份計，羧甲基纖維素 鈉，0. 1 0. 5重量份；聚丙烯酸鉀，0. 1 0. 3重量份。
7.如權利要求1 6中任一項所述的鑽井液的製備方法，其特徵在於包括將包含有 水、所述的凝膠類聚合物按所述組分配比攪拌混合，靜置3 M小時。
全文摘要
本發明提供了一種鑽井液，其包含有以下組分水，100重量份；凝膠類聚合物，0.5～1重量份。該鑽井液解決了現有技術中存在的鑽井液體系穩定性和井眼穩定性之間的矛盾，並且該鑽井液體系維護處理簡單，可廣泛應用於破碎性地層、強水敏性地層、易坍塌地層等複雜地質條件下的鑽井中，同時由於該體系固相含量低，油氣層保護效果好，可用於儲層鑽進中。
文檔編號C09K8/04GK102051158SQ200910236670
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者劉貴傳, 常連玉, 石秉忠, 聶育志, 肖超, 趙素麗 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院