一種抗高溫聚合物鑽井液的製作方法
2023-10-07 23:37:04 1
專利名稱：一種抗高溫聚合物鑽井液的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種抗高溫聚合物鑽井液，屬石油鑽井工程化學劑技術領域。
背景技術：
鑽井液是指在油氣鑽井過程中，以其多種功能滿足鑽井工作需要的各種循環流體的總稱，其主要作用是攜帶和懸浮巖屑、穩定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤滑鑽具、傳遞水動力、保護油氣層等，是鑽井工程技術的重要組成部分。在鑽井過程中，由於地溫梯度和壓カ梯度的存在，井眼越深，井筒內的溫度和壓カ就會越高。在高溫條件下，鑽井液中的各種組分就會發生降解、發酵、增稠或降粘、失效等變化，從而使鑽井液的流變性發生改變，以致不能滿足和實現攜砂和懸砂功能，使濾失量大幅増加，導致井壁不穩定、儲層受到傷害等一系列問題發生，使鑽井作業無法安全進行；而伴隨著高的地層壓力，必須對鑽井液加重來平衡地層壓力。此時，極易發生壓差卡鑽及井漏、 井噴等井下事故，欲保持鑽井液有良好的流變性和較低的濾失量也很困難。因此，如何解決鑽井液在高溫高壓條件下的流變性、濾失性及儲層保護性，是深井、超深井鑽井液技術面臨的首要問題。研究表明，選擇抗高溫處理劑配製出抗高溫鑽井液體系，對鑽井液體系在150 190°C溫度範圍內的流變性和濾失性進行測試，考察鑽井液的流變性、濾失性、潤滑性在此範圍內變化，若保證其在此溫度段內的性能變化較小，尤其是高溫時的變化較小，就能夠防止因鑽井液性能發生變化而導致的鑽井事故的發生。目前使用最多、性能最穩定的抗高溫鑽井液體系主要是磺化鑽井液體系，該體系的磺化處理劑用量很大，處理鑽井液時的工作量很大，對環境的汙染也較嚴重。因此，發明一種磺化處理劑用量少或不含磺化處理劑的抗高溫鑽井液體系很有意義。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供ー種抗高溫聚合物鑽井液，其在高溫時的流變性能滿足攜砂和懸砂的要求，具有濾失量小，抑制性好、潤滑性好的特點。本發明是通過如下技術方案來實現上述目的的。本發明所提供的ー種抗高溫聚合物鑽井液，其組成為粘土、聚合物增粘劑、抑制齊IJ、抗高溫聚合物降濾失劑、抗高溫磺化類降濾失劑、潤滑剤、PH調節劑、加重劑、溫度穩定齊U、水；其中各組分的重量百分比為粘土2% 4%;聚合物增粘劑0. 3% 0. 8% ;抑制劑0.3% 0. 5% ;抗高溫聚合物降濾失劑0. 3% 0. 5% ;抗高溫磺化類降濾失劑2% 4% ；潤滑劑2% 6%;
PH 調節劑0. I % O. 6% ;加重劑0% 40%;溫度穩定劑:0· 2% O. 5% ;水餘量。所述的粘土為常用的膨潤土、凹凸棒石、海泡石、皂石；可單獨使用，也可以復配使用；所述的聚合物增粘劑為一種水溶性聚合物，它由AM、AA、AMPS、MAA, MA、N-N- 二甲基丙烯酸酯、苯乙烯醋酸酯等單體通過水溶性引發劑引發，經兩兩或多種聚合而成；它具有流型調節、濾失控制和提高潤滑性等特點；它除了具有普通聚合物的特點之外，還具有很好 的溫度適應性，即其粘度隨溫度變化不敏感，能夠在高溫下具有較好的粘度控制效果；可單獨使用，也可以和聚丙烯醯胺類增粘劑複合使用；所述的抑制劑為甲酸鉀、氯化鉀、聚丙烯醯胺鉀鹽，可單獨使用，也可以復配使用；所述的抗高溫聚合物降濾失劑為丙稀醯銨、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮等單體聚合而成；該抗高溫聚合物降濾失劑抗溫可達200°C ;可單獨使用，也可以與其它降濾失劑復配使用；所述的抗高溫磺化類降濾失劑為磺化酚醛樹脂、磺化褐煤、褐煤樹脂，可單獨使用，也可以復配使用；所述的潤滑劑為聚合醇、多元醚、抗高溫礦物油類潤滑劑、氧化浙青、乳化浙青等，可單獨使用，也可以復配使用；所述的PH調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉，可單獨使用，也可復配使用；所述的加重劑為重晶石、石灰石；可單獨使用，也可復配使用；可根據鑽井液的密度要求來決定加重劑的加量；所述的溫度穩定劑為丙烯醯胺、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯基硫脲等單體聚合而成；該溫度穩定劑抗溫可達230°C;可單獨使用，也可以與甲酸鈉、甲酸鉀復配使用。本發明所提供的一種抗高溫聚合物鑽井液採用常規的配製方法配製即可。本發明與現有的技術相比具有如下有益效果I、本發明的鑽井液解決了常規鑽井液在高溫作用下，鑽井液的流變性發生很大變化，攜砂和懸砂不好，濾失量大幅增加的問題，使鑽井液體系在高溫下保持良好的流變性和濾失性，保證了安全鑽井。2、本發明的鑽井液具有較強的抑制性、潤滑性和儲層保護；對於深井、超深井鑽進泥頁巖時的抑制性較好，防止壓差卡鑽和泥包卡鑽。3、本發明的鑽井液配製簡單，維護方便，環保性好。
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室內模擬配製三種抗高溫聚合物鑽井液體系及模擬現場的聚磺鑽井液體系，評價其在不同溫度下熱滾16小時後的流變性、濾失性及潤滑性。實施例I :本發明所提供的ー種抗高溫聚合物鑽井液，其中各組分的重量百分比為膨潤土 4% ;聚合物增粘劑(80A51) :0. 3% ;抑制劑(KPAM) 0.4% ;抗高溫聚合物降濾失劑0. 3% ;抗高溫磺化類降濾失劑3% ;潤滑劑(乳化浙青)3% ;溫度穩定劑
0.4%;碳酸鈉0. 15% ;氫氧化鈉0. 1% ;水餘量；用重晶石將鑽井液體系的密度調整到
1.15g/cm、實施例2
本發明所提供的ー種抗高溫聚合物鑽井液，其中各組分的重量百分比為膨潤土 4% ;聚合物增粘劑(80A51) :0. 3% ;抑制劑(KPAM) 0.4% ;抗高溫聚合物降濾失劑0. 4% ;抗高溫磺化類降濾失劑3% ;潤滑劑(乳化浙青)3% ;溫度穩定劑
0.4% ;碳酸鈉0. 15% ;氫氧化鈉0. 1% ;水餘量；用重晶石將鑽井液體系的密度調整到
1.15g/cm、實施例3:本發明所提供的ー種抗高溫聚合物鑽井液，其中各組分的重量百分比為膨潤土 4% ;聚合物增粘劑(80A51) :0. 4% ;抑制劑(KPAM) 0.4% ;抗高溫聚合物降濾失劑0. 5% ;抗高溫磺化類降濾失劑3% ;潤滑劑(乳化浙青)3% ;溫度穩定劑
0.4%;碳酸鈉0. 15% ;氫氧化鈉0. 1% ;水餘量；用重晶石將鑽井液體系的密度調整到
1.15g/cm、對比例和本發明進行實驗對比的對比例為現場常用的聚合物磺化鑽井液體系，其中各組分的重量百分比為膨潤土 4% ;聚合物增粘(80A51) :0. 3% ;抑制劑(KPAM) :0. 4% ;聚合物降濾失劑(NPAN)O. 6% ;磺化類降濾失劑3% ;潤滑劑(乳化浙青)3% ;聚合醇3% ；KCL 3% ；碳酸鈉0. 15% ;氫氧化鈉0. 1% ;水餘量；用重晶石將鑽井液體系的密度調整到I. 15g/
3
cm o抗高溫聚合物鑽井液體系性能
溫度 FV AVPV YP ￠3 FLMf
鑽並液 。
C s mpa. s mpa. s pa 格 ml150 43 2415 9 5 5.9 0. 102
對比例 170 32 1712 5 4 8.5 0. 106
190 29 1511 4 3 11.8 0.111
實例 I 150 48 3119 12 8 5.2 0.085
I
權利要求
1.一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於其組成為粘土、聚合物增粘劑、抑制劑、抗高溫聚合物降濾失劑、抗高溫磺化類降濾失劑、潤滑劑、PH調節劑、加重劑、溫度穩定劑、水；其中各組分的重量百分比為 粘土 :2% 4% ； 聚合物增粘劑0. 3% 0. 8% ; 抑制劑:0. 3% 0. 5% ; 抗高溫聚合物降濾失劑0. 3% 0. 5% ; 抗高溫磺化類降濾失劑2% 4% ; 潤滑劑2% 6% ;PH調節劑:0. 1% 0. 6% ； 加重劑:0% 40% ; 溫度穩定劑0. 2% 0. 5% ; 水餘量。
2.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的粘土為常用的膨潤土、凹凸棒石、海泡石、皂石；可單獨使用，也可以復配使用。
3.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的聚合物增粘劑為一種水溶性聚合物，它由AM、AA、AMPS、MAA、MA、N-N- 二甲基丙烯酸酯、苯乙烯醋酸酯通過水溶性引發劑引發，經兩兩或多種聚合而成；可單獨使用，也可以和聚丙烯醯胺類增粘劑複合使用。
4.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的抑制劑為甲酸鉀、氯化鉀、聚丙烯醯胺鉀鹽，可單獨使用，也可以復配使用。
5.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的抗高溫聚合物降濾失劑為丙稀醯銨、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮聚合而成；可單獨使用，也可以與其它降濾失劑復配使用。
6.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的抗高溫磺化類降濾失劑為磺化酚醛樹脂、磺化褐煤、褐煤樹脂，可單獨使用，也可以復配使用。
7.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的潤滑劑為聚合醇、多元醚、抗高溫礦物油類潤滑劑、氧化浙青、乳化浙青，可單獨使用，也可以復配使用。
8.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的PH調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉，可單獨使用，也可以復配使用。
9.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的加重劑為重晶石、石灰石；可單獨使用，也可以復配使用。
10.根據權利要求I所述的一種抗高溫聚合物鑽井液，其特徵在於所述的溫度穩定劑為丙烯醯胺、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯基硫脲聚合而成；可單獨使用，也可以與甲酸鈉、甲酸鉀復配使用。
全文摘要
本發明涉及一種抗高溫聚合物鑽井液，屬石油鑽井工程化學劑技術領域，其特徵在於各組分的重量百分比為粘土2％～4％；聚合物增粘劑0.3％～0.8％；抑制劑0.3％～0.5％；抗高溫聚合物降濾失劑0.3％～0.5％；抗高溫磺化類降濾失劑2％～4％；潤滑劑2％～6％；PH調節劑0.1％～0.6％；加重劑0％～40％；溫度穩定劑0.2％～0.5％；水餘量。本發明的鑽井液解決了常規鑽井液在高溫作用下，鑽井液的流變性發生很大變化，攜砂和懸砂不好，濾失量大幅增加的問題，使鑽井液體系在高溫下保持良好的流變性和濾失性，保證了安全鑽井，具有濾失量小，抑制性好、潤滑性好的特點。
文檔編號C09K8/24GK102851011SQ20111018026
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者王越之, 李寧, 羅春芝, 文志明 申請人:長江大學