CN102766446B - 一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法 - Google Patents
一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102766446B CN102766446B CN201210260642.6A CN201210260642A CN102766446B CN 102766446 B CN102766446 B CN 102766446B CN 201210260642 A CN201210260642 A CN 201210260642A CN 102766446 B CN102766446 B CN 102766446B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formate
- high temperature
- density
- high density
- sulphonated polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明涉及一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法。该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液包括以下重量份组成：水、100份，膨润土、2-5份，抗高温磺酸盐聚合物、0.1-10份，甲酸盐、20-100份，氢氧化钾、0.6-2.0份，磺化处理剂、8-20份，封堵剂、2-6份，乳化剂、0.5-3.0份，pH调节剂、0.2-3.0份，重晶石粉、120-270份。本发明还提供了上述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法。本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液适用于深井超深井尤其是巨厚复合盐层石油钻井，在1.8-2.5g/cm3的密度条件下，抗温能力能够达到180℃，抗盐至饱和、抗钙能力达到800-1000ppm，是一种性能良好的抗高温、抗高压、抗高矿化度的钻井液。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油开采用钻井液，尤其涉及一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法，属于石油勘探开发技术领域。
背景技术
在超深井复杂井高温、高压、高矿化度等“三高”苛刻井下环境的石油钻井技术是公认的世界级难题，钻井液技术是其核心技术之一。
目前钻井液技术普遍采用的高密度饱和盐水磺化体系，由于采用重晶石和铁矿粉加重后固相含量高，自由水相少，循环压耗高，而且抗温能力仅可达到160℃左右，导致高温下钻井液流变性控制困难，处理频繁。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高密度甲酸盐聚磺钻井液，通过添加甲酸盐，得到一种具有优良的流变性和较强的抗温、抗盐能力的钻井液。
本发明的目的还在于提供上述高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其包括以下重量份组成：
水、100份，膨润土、2-5份，抗高温磺酸盐聚合物、0.1-10份，甲酸盐、20-100份，氢氧化钾、0.6-2.0份，磺化处理剂、8-20份，封堵剂、2-6份，乳化剂、0.5-3.0份，pH调节剂、0.2-3.0份，重晶石粉、120-270份。
本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液是一种高密度水基体系。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的磺化处理剂包括磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂和磺化腐植酸铬，三者的重量比为3-10：3-6：2-4。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的封堵剂为磺化沥青，该磺化沥青的软化点为160℃-180℃。通过采用磺化沥青作为封堵剂，可以获得良好的封堵降滤失效果。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的抗高温磺酸盐聚合物为丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚物，其分子量大于500万。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，重晶石粉主要用于调节密度，优选地，所采用重晶石粉的密度为4.30g/cm3以上，纯度在98％以上，粒径分布D90在20-40微米。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的甲酸盐为工业用甲酸钾，并且，甲酸钾含量在97％以上。甲酸盐是一种水溶性加重剂，甲酸钾在水中的饱和度可达137％，本发明提供的钻井液利用甲酸钾水溶性加重的特点，有效减少高密度钻井液中的固相含量，达到性能优化的目的。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯等。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的pH调节剂为碳酸钾等。添加pH调节剂之后，溶液体系的pH值为9-10。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的密度为1.7-2.5g/cm3。
本发明提供的技术方案利用甲酸盐基液密度较高、热稳定性好的优势，配制的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的固相含量相比常规高密度钻井液减少，当钻井液密度为2.5g/cm3时，甲酸盐聚磺钻井液的固相含量相比同密度的聚磺钻井液固相含量减少了15-20％，钻井液中自由水得以部分释放，从而规避了高密度钻井液流变性和失水造壁性调节之间的矛盾，同时该钻井液的流变性、抗温、抗盐能力有了进一步的提升，能满足井深超过6000米、井底温度大于160℃、钻井液密度大于1.8g/cm3、盐层厚度超过1000米的超深井巨厚复合盐层以及盐下储层的钻井需求。
本发明还提供了上述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法，包括以下步骤：
将水与膨润土混合，搅拌预水化24小时以上得到预水化膨润土浆；
在转速为8000-12000转/分的高速搅拌状态下，依次加入氢氧化钾、抗高温磺酸盐聚合物、磺化处理剂、封堵剂、乳化剂、pH调节剂、甲酸盐，最后加入重晶石粉，得到所述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。
本发明提供的钻井液是一种能够在超深井复杂井钻井中使用的高密度钻井液，与普通高密度饱和盐磺化水基钻井液相比，具有较低的固相含量，较高的热稳定性，能够保持更合适的流变性，能够适应深井、超深井、巨厚复合盐层以及盐下储层的钻井，能够克服常规水基饱和盐水高密度磺化钻井液密度调节能力较低，抗温抗盐能力有限，维护周期频繁，抑制性、流变性和失水造壁性之间矛盾突出的难题。本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液适用于深井超深井尤其是巨厚复合盐层石油钻井，在1.8-2.5g/cm3的密度条件下，抗温能力能够达到180℃，抗盐至饱和、抗钙能力达到800-1000ppm，是一种性能良好的抗高温、抗高压、抗高矿化度的钻井液。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种密度为2.4g/cm3抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其是通过以下步骤制备的：
在循环罐里放入30m3淡水，加入膨润土0.6t，充分搅拌后静止预水化，预水化时间不得少于24小时，得到预水化膨润土浆；
在充分搅拌(转速为8000-12000转/分的高速搅拌)的状态下，按顺序向预水化膨润土浆中加入0.6t氢氧化钾、0.9t抗高温磺酸盐聚合物丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物(分子量大于500万)、6t磺化处理剂(3t磺化酚醛树脂、1.5t磺化褐煤树脂和1.2t磺化腐植酸铬混合)、18t高软化点磺化沥青(软化点180℃)、3t乳化剂SP-80、2t碳酸钾，充分搅拌后加入30t甲酸盐，最后加入高密度重晶石粉67.9t至密度2.4g/cm3，充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。
实施例2
本实施例提供了一种密度为2.25g/cm3抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其是通过以下步骤制备的：
在循环罐里放入30m3淡水，加入膨润土0.9t，充分搅拌后静止预水化，预水化时间不得少于24小时，得到预水化膨润土浆；
在充分搅拌(转速为8000-12000转/分的高速搅拌)的状态下，按顺序向预水化膨润土浆中加入0.4t氢氧化钾、0.6t抗高温磺酸盐聚合物丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物(分子量大于500万)、4t磺化处理剂(2t磺化酚醛树脂、1.2t磺化褐煤树脂和0.8t磺化腐植酸铬混合)、14t高软化点磺化沥青(软化点180℃)、2t乳化剂SP-80、2t碳酸钾，充分搅拌后加入21t甲酸盐，最后加入高密度重晶石粉79.3t至密度2.25g/cm3，充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。
实施例3
本实施例提供了一种密度为1.80g/cm3抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其是通过以下步骤制备的：
在循环罐里放入30m3淡水，加入膨润土1.2t，充分搅拌后静止预水化，预水化时间不得少于24小时，得到预水化膨润土浆；
在充分搅拌(转速为8000-12000转/分的高速搅拌)的状态下，按顺序向预水化膨润土浆中加入0.4t氢氧化钾、0.4t抗高温磺酸盐聚合物丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物(分子量大于500万)、4t磺化处理剂(2t磺化酚醛树脂、1.2t磺化褐煤树脂和0.8t磺化腐植酸铬混合)、6t高软化点磺化沥青(软化点180℃)、2t乳化剂SP-80、2t碳酸钾，充分搅拌后加入21t甲酸盐，最后加入高密度重晶石粉54.2t至密度1.80g/cm3，充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。
2、测试实施例2配置好的钻井液的常规性能，并与同密度的饱和盐水磺化钻井液(该钻井液的具体组成：水、100重量份，膨润土、2-5重量份，抗高温磺酸盐聚合物、0.1重量份，氢氧化钾、1.0重量份，磺化处理剂、12重量份，磺化沥青、4重量份，乳化剂SP-80、0.8重量份，pH调节剂(碳酸钾)、0.7重量份，氯化钾、7重量份，氯化钠、22重量份，重晶石粉、101重量份，抗高温磺酸盐聚合物和磺化处理剂等原料同实施例1)分别在180℃热滚16小时后，按照水基钻井液测试程序(GB/T16783-1997)分别测得对比性能实验数据见表1。
表1 抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的常规性能评价(180℃×16h)
从表1的对比性能参数可以看出，实施例2提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的流变性合理，相比饱和盐水磺化钻井液的表观粘度、塑性粘度及切力均有不同程度的下降，为后期和现场调整留下了较大的调节空间，高温高压失水小于10ml，表现出了高密度甲酸盐钻井液的优势。
2、对实施例2制备的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液进行高温热稳定性特别是长时间持续热稳定性评价，即将高温老化时间延长到24小时、48小时、72小时、168小时等，再进行流变性和失水造壁性的性能测试，评价实验数据见表2。
从表2的抗温能力评价实验结果可以看出，随着高温时间的增长，实施例2制备的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的粘切基本不变，滤失量略有增加，说明该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液不但抗高温能力强，而且具备持续高温稳定性，适合于超深井钻井作业，这也证实了高浓度甲酸盐的加入不仅有效改善流变性，还能大幅度提高抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液和处理剂的高温稳定性。
表2 抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的抗高温能力评价实验数据
3、考虑到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液主要用于超深井复合盐层钻进，对实施例2制备的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液进行抗钙能力、抗盐能力，以及抗石膏、盐和岩屑的综合污染能力评价，抗钙能力评价实验是在待测钻井液中加入不同量的硫酸钙，抗盐能力评价实验是在待测钻井液中加入不同量的氯化钠，综合污染能力评价实验是在待测钻井液中同时加入不同量的硫酸钙、氯化钠及岩屑，然后热滚老化16小时后，按照水基钻井液抑制性和抗盐抗钙污染性评价方法(Q/SY1408-2011)，测试数据分别见表3、表4、表5、表6。
表3 抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的抗钙能力评价实验数据(180℃×16h)
从表3的数据可知，实施例2提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的抗钙污染能力优良，在石膏加量达到3wt％时，高温高压失水仍保持在小于10ml，泥饼厚度仅为2mm，泥饼自然干燥后非常坚硬密实，扫描电镜分析平均孔隙分布小于20微米。
表4 抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的抗盐能力评价实验数据
从表4可以看出，该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的抗盐污染能力强，即使在盐加量达到12％时，体系性能稳定，高温高压失水增加到15ml左右，在现场允许范围内。
表5 盐和石膏同时存在下的抗污染能力评价实验数据(180℃×16h)
表6 抗盐、石膏、盐综合污染能力评价实验数据(180℃×16h)
从表5、表6的实验结果可知，在不超过180℃的情况下，该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的抗污染能力达到岩屑污染至15％，抗盐至12％，抗钙至3％，具有良好的耐污染抗盐抗钙能力。在综合污染及更高温度的情况下，则可通过适当调整磺化处理剂胶液浓度的方法来应对。
Claims (8)
1.一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其包括以下重量份组成：
水、100份，膨润土、2-5份，抗高温磺酸盐聚合物、0.1-10份，甲酸盐、20-100份，氢氧化钾、0.6-2.0份，磺化处理剂、8-20份，封堵剂、2-6份，乳化剂、0.5-3.0份，pH调节剂、0.2-3.0份，重晶石粉、120-270份；
其中，所述磺化处理剂包括磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂和磺化腐植酸铬，三者的重量比为3-10：3-6：2-4；
所述抗高温磺酸盐聚合物为丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，其分子量大于500万。
2.根据权利要求1所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述封堵剂为磺化沥青，该磺化沥青的软化点为160℃-180℃。
3.根据权利要求1所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述重晶石粉的密度为4.30g/cm3以上，纯度在98％以上，粒径分布D90在20-40微米。
4.根据权利要求1所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述甲酸盐为工业用甲酸钾，并且，甲酸钾含量在97％以上。
5.根据权利要求1所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯。
6.根据权利要求1所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述pH调节剂为碳酸钾。
7.根据权利要求1所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的密度为1.8-2.5g/cm3。
8.权利要求1-7任一项所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法，其包括以下步骤：
将水与膨润土搅拌混合，预水化24小时以上得到预水化膨润土浆；
在转速为8000-12000转/分的高速搅拌状态下，依次加入氢氧化钾、抗高温磺酸盐聚合物、磺化处理剂、封堵剂、乳化剂、pH调节剂、甲酸盐，最后加入重晶石粉，得到所述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210260642.6A CN102766446B (zh) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210260642.6A CN102766446B (zh) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102766446A CN102766446A (zh) | 2012-11-07 |
| CN102766446B true CN102766446B (zh) | 2014-10-15 |
Family
ID=47094035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210260642.6A Active CN102766446B (zh) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102766446B (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103361038B (zh) * | 2012-12-11 | 2017-10-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高温高密度淡水钻井液 |
| CN103351854B (zh) * | 2013-08-06 | 2015-08-12 | 湖北汉科新技术股份有限公司 | 一种具有化学反渗透功能的钻井液 |
| CN105273695A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-01-27 | 成都棕通石油配件有限公司 | 用于超深井钻进的泥浆的制备方法 |
| CN105154039A (zh) * | 2014-06-16 | 2015-12-16 | 成都棕通石油配件有限公司 | 用于超深井钻进的泥浆 |
| CN105199687A (zh) * | 2014-06-18 | 2015-12-30 | 成都棕通石油配件有限公司 | 保护油气层的泥浆 |
| CN104962254A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-10-07 | 成都高普石油工程技术有限公司 | 一种低成本甲酸盐钻孔冲洗液 |
| CN104893690A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-09 | 山东得顺源石油科技有限公司 | 一种低土相高密度抗钙饱和盐水钻井液体系 |
| CN104927805A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-23 | 山东得顺源石油科技有限公司 | 一种适用于陆相沉积敏感性页岩地层的高密度水基钻井液 |
| CN105909193B (zh) * | 2016-06-20 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺 |
| WO2019010771A1 (zh) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | 西南石油大学 | 一种深井聚磺钻井液及其制备方法 |
| CN107312510B (zh) * | 2017-07-12 | 2018-07-06 | 西南石油大学 | 高温交联深井钻井液及其制备方法 |
| CN109652036A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-04-19 | 西南石油大学 | 一种高温高密度高矿化度水基钻井液 |
| CN110951468A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-04-03 | 上海江南长兴造船有限责任公司 | 一种海洋高温高压水基型钻井液 |
| CN112048289A (zh) * | 2020-10-20 | 2020-12-08 | 河北省煤田地质局第二地质队 | 一种高矿化度水基钻井液及其制备方法 |
| CN112552886B9 (zh) * | 2020-12-20 | 2023-05-26 | 西南石油大学 | 一种抗超高温180℃变密度无固相增粘型完井液与修井液 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101851492B (zh) * | 2009-08-14 | 2013-04-03 | 新疆德蓝股份有限公司 | 一种高温高压抗盐高密度钻井液 |
| CN102093859A (zh) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | 武侯区巅峰机电科技研发中心 | 一种用于油气勘探开发的随钻堵漏剂 |
-
2012
- 2012-07-25 CN CN201210260642.6A patent/CN102766446B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102766446A (zh) | 2012-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102766446B (zh) | 一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法 | |
| CN110628398B (zh) | 一种页岩气井用水基钻井液及其生产方法 | |
| CN102796497A (zh) | 一种气制油基油包水乳化钻井液及制备方法 | |
| CN103013468B (zh) | 一种抗盐超高密度钻井液、制备方法及应用 | |
| CN104610946B (zh) | 用于高温高压超深井的超微油基钻井液及其制备方法 | |
| CN108659801A (zh) | 抗248℃超高温的低密度水基钻井液及其制备方法与应用 | |
| CN101220260A (zh) | 一种新型磺化腐植酸钻井泥浆调整剂的制备方法 | |
| CN104531104A (zh) | 一种抗高温抗盐降滤失剂及其制备方法 | |
| CN106085386A (zh) | 一种水基钻井液 | |
| CN104559967A (zh) | 一种超高密度抗高温饱和盐水钻井液及其制备方法 | |
| CN105017474B (zh) | 一种低摩阻降滤失剂及其制备方法与应用 | |
| CN104650830A (zh) | 一种抗高温高密度有机盐钻井液 | |
| CN109370548A (zh) | 一种抗高温环保水基钻井液及其制备方法 | |
| GB2046245A (en) | Drilling fluids containing compositions of matter | |
| CN108949127A (zh) | 低固相超高温水基钻井液及其制备方法 | |
| CN105131915B (zh) | 一种抗高温高密度无固相甲酸盐钻井液体系 | |
| CN104109520B (zh) | 一种适用于高温高盐油藏的起泡剂及制备方法 | |
| CN105176502A (zh) | 超高密度过饱和盐水钻井液 | |
| CN104194745A (zh) | 一种保护超深致密砂岩气藏的超微高密度钻完井工作液及其配制方法 | |
| CN109054781A (zh) | 钻井液用稀释剂硅醚聚合物及其制备方法 | |
| CN112745454B (zh) | 一种高温深井酸化用增稠剂及其制备方法 | |
| RU2687815C1 (ru) | Буровой раствор гель-дрилл | |
| CN105154033A (zh) | 一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂 | |
| CN110452670A (zh) | 水基钻井液用降滤失剂及其制备方法 | |
| CN106047316A (zh) | 一种适用于高井温低地层压力系数的水基钻井液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |