一種無粘土相鉆井液的制作方法

專利名稱：一種無粘土相鉆井液的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油鉆井工作液，更具體地涉及一種應用于海洋鉆井的低孔隙度、低滲透率儲層、抗150°C強封堵低損害無粘土相鉆井液。本發明還涉及上述鉆井液的制備方法。
背景技術：
在海洋鉆遇的大斜度井(45度-85度)、水平井(85度以上)的作業過程中，為了減少鉆井液對海洋的污染和減少因固相沉積而造成的事故發生，往往需要應用攜巖能力強的無固相或無粘土相鉆井液體系。而對于無粘土相體系，往往不具備造壁能力，鉆井液體系具有較大的濾失量，其濾液滲入地層常常會降低儲層的滲透率，如何既保證體系在一定溫 度下具有良好的攜巖能力，又要實現強的封堵性能，即降低無粘土相鉆井液體系對儲層的損害是一大技術難題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種無粘土相鉆井液，以解決常用于海洋上的大斜度井、水平井的無固相鉆井液在低孔低滲儲層的有效封堵，并且使鉆井液具有優良的流變性能。為實現上述目的，本發明提供的無粘土相鉆井液，是由海水、pH調節劑、增粘劑、抗氧化劑、降濾失劑、抑制劑、加重劑、封堵劑組成，所述加重劑的用量要使該鉆井液密度為
1.20g/cm3 ;由下述方法制備得到以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為1)0. 1-0. 2% 的 pH 調節劑；2)繼續攪拌后加入O. 5-0. 7 %的增粘劑；3)繼續攪拌后加入O. 3-0. 6%的抗氧化劑；4)繼續攪拌后加入O. 7-1. 2%的降濾失劑DSP-2、0. 7-1. 2%的降濾失劑PSDPE、
2.5-3. 5%的降濾失劑SMP-I和I. 5-2. 5%的降濾失劑SPNH ；5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇；6)繼續攪拌后加入O. 5-1. 2%的抑制劑聚胺；7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I. 20g/cm3 ；8)繼續攪拌后加入2-3%的封堵劑PSFD-I、2-4%封堵劑浙青樹脂160、2-4%的封堵劑改性石墨；9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得目標產物。本發明還提供一種無粘土相鉆井液，是由海水、pH調節劑、增粘劑、抗氧化劑、降濾失劑、抑制劑、加重劑、封堵劑組成，所述加重劑的用量要使該鉆井液密度為I. 50g/cm3 ;由下述方法制備得到以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為1)0. 1-0. 2% 的 pH 調節劑；
2)繼續攪拌后加入O. 5-0. 7 %的增粘劑；3)繼續攪拌后加入O. 3-0. 6%的抗氧化劑；4)繼續攪拌后加入2-3%的降濾失劑PSJLS-1、0. 8-1. 5%的降濾失劑PSDPE ；5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇；6)繼續攪拌后加入O. 5-1. 2%的抑制劑聚胺；7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I. 50g/cm3 ；8)繼續攪拌后加入3-4%的封堵劑PSFD-I和O. 7-1. 5%的封堵劑PF-LPF-HW ；9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得目標產物。
本發明的無粘土相鉆井液中所述的加重劑為甲酸鹽，如甲酸鉀、甲酸鈉以及甲酸銫等，本發明優選的加重劑為甲酸鉀；所述的pH調節劑為氫氧化鈉、碳酸鈉的一種或幾種；所述的增粘劑為天然高分子聚合物；所述的抗氧化劑為MgO ；所述的降濾失劑為改性淀粉類、改性纖維素類和樹脂類聚合物中的一種或幾種；所述的抑制劑為聚合醇和聚胺中的一種或幾種；所述的封堵劑為纖維狀或顆粒狀的PSFD-1、浙青樹脂160、PF-LPF-HW、改性石墨中的一種或幾種。本發明提供的制備上述密度為I. 20g/cm3的無粘土相鉆井液的方法，以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為1)0. 1-0. 2% 的 pH 調節劑;2)繼續攪拌后加入O. 5-0. 7 %的增粘劑；3)繼續攪拌后加入O. 3-0. 6%的抗氧化劑；4)繼續攪拌后加入O. 7-1. 2%的降濾失劑DSP_2、0. 7-1. 2%的降濾失劑PSDPE、
2.5-3. 5%的降濾失劑SMP-I和I. 5-2. 5%的降濾失劑SPNH ；5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇；6)繼續攪拌后加入O. 5-1. 2%的抑制劑聚胺；7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I. 20g/cm3 ；8)繼續攪拌后加入2-3%的封堵劑PSFD-I、2-4%封堵劑浙青樹脂160、2_4%的封堵劑改性石墨；9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得密度為I. 20g/cm3的無粘土相鉆井液。本發明提供的制備上述密度為I. 50g/cm3的無粘土相鉆井液的方法，以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為I) O. 1-0. 2 % 的 pH 調節劑2)繼續攪拌后加入O. 5-0. 7 %的增粘劑；3)繼續攪拌后加入O. 3-0. 6%的抗氧化劑；4)繼續攪拌后加入2-3%的降濾失劑PSJLS-U0. 8-1. 5%的降濾失劑PSDPE ；5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇；6)繼續攪拌后加入O. 5-1. 2%的抑制劑聚胺；
7)繼續攪拌后加入加重劑,使無粘土相鉆井液密度為I. 50g/cm3 ；8)繼續攪拌后加入3-4%的封堵劑PSFD-I和O. 7-1. 5%的封堵劑PF-LPF-HW ；9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌,制得密度為I. 50g/cm3的無粘土相鉆井液。所述的制備方法，其中，步驟I-步驟8的攪拌速度為3000_4000r/s，攪拌時間為20-50分鐘。所述的制備方法，其中，步驟9的攪拌速度為11000_13000r/s，攪拌時間為20-40分鐘。本發明所提供的鉆井液先通過實驗優選出各種抗150°C的處理劑而形成無固相 基礎配方，在此基礎上，對于本鉆井液主要需解決的低孔低滲儲層(氣相滲透率為10 IOOXlO-3Um2)的封堵性的研究是在明確該儲層所對應的孔吼大小分布的基礎上采用適當的粒度級配、將大孔變小孔，再用匹配封堵劑堵小孔，以求在儲層形成能抗液流剪切滲透率趨于零薄而韌的內外優質泥餅，有效阻止鉆井液中液相與固相進入儲層，從而達到低損害鉆井的目的。
具體實施例方式本發明的目的就是研發在低孔低滲儲層中能實現有效封堵的無粘土相鉆井液體系，其解決技術方案是，該鉆井液是由海水、增粘劑、降濾失劑、封堵劑、抑制劑、加重劑組成，其中，海水為基液，再分別按組分同基液配比要求加入增粘劑、降濾失劑、封堵劑、抑制齊U、加重劑，該發明優選出適用于抗150°c、l. 2和I. 5g/cm3無粘土相鉆井液體系的增粘劑、降濾失劑、封堵劑。以下結合實際情況對本發明的具體實施方式
作詳細說明。本發明在具體實施時，該鉆井液是由海水、增粘劑、降濾失劑、封堵劑、抑制劑和加重劑組成，其中，以海水為基液，加重劑加量由密度限定，鉆井液密度分別為1.20g/cm3和I. 50g/cm3,即每立方厘米海水中，甲酸鹽重量為I. 20g和I. 50g。根據兩種不同密度的鉆井液，其制備方法也分為兩種。制備密度為I. 2的鉆井液，是在3000r/s速度下攪拌狀態下加入海水體積重量的O. 2%的PH調節劑，3000r/s速度下攪拌20分鐘后在攪拌狀態下加入海水體積重量的O. 5%的增粘劑PSZN-I，3000r/s速度下攪拌20分鐘后在攪拌狀態下加入海水體積重量的O. 5 %的抗氧化劑MgO，3000r/s速度下攪拌30分鐘后在攪拌狀態下加入海水體積重量的2%的抑制劑聚合醇，3000r/s速度下攪拌10分鐘后在攪拌狀態下加入海水體積重量的O. 5%的抑制劑聚胺，3000r/s速度下攪拌10分鐘后在攪拌狀態下加入相應密度對應的加重劑，3000r/s速度下攪拌30分鐘后在攪拌狀態下加入海水體積重量的2%的封堵劑PSFD-1、3%封堵劑浙青樹脂160、4%的封堵劑改性石墨，3000r/s速度下攪拌20分鐘后在llOOOr/s速度下攪拌20分鐘，所得液體即為本發明密度為I. 2的鉆井液。制備密度為I. 5g/cm3的鉆井液與制備密度為I. 2g/cm3的鉆井液不同之處，除加入的加重劑的重量不同外，加入的降濾失劑和封堵劑也不同，而隨密度不同需添加的封堵劑種類及比例也有調整。下面具體舉例說明。以400ml海水為基液、配置I. 2g/cm3鉆井液為例，具體是由NaOH(O. 8g)、Na2CO3 (O. 8g)，PSZN-I (2g)，MgO (2g)，DSP-2 (4g)，PSDPE (4g)，SMP-I (12g)，SPNH (8g)，聚合醇(8g)，聚胺(4g)，KCOOH(140g)，PSFD-1 (8g)，浙青樹脂 160(12g)，改性石墨(16g)制成。以400ml海水為基液、配置I. 5g/cm3鉆井液為例，具體是由NaOH(O. 8g)、NaCO3 (O. 8g)，PSZN-I (4g)，MgO (4g)，PSJLS-I (8g)，PSDPE (4g)，聚合醇(8g)，聚胺(2g)，KCOOH (800g)，PSFD-1 (12g)，PF-LPF-HW (4g)制成。本發明采用的增粘劑、降濾失劑、封堵劑、抑制劑及封堵劑等試劑均為公知產品，為便于理解，對上述試劑作一說明甲酸鹽為甲酸鉀；增粘劑為天然高分子聚合物，為市售的PSZN-1，北京博德世達石油技術有限公司
女口
廣叩； 降濾失劑為改性天然高分子聚合物，主要為市售的PSJLS-1、PSDPE、DSP-2、SMP_1、SPNH，其中，PSJLS-I和PSDPE，為北京博德世達石油技術有限公司產品；DSP_2、SMP-I、SPNH為濮陽中原三力實業有限公司產品；封堵劑為市售的PSFD-1、浙青樹脂160、PF-LPF-HW、改性石墨，其中，PSFD-I為北京博德世達石油技術有限公司產品；PF-LPF-HW為北京宏勤石油助劑廠產品；改性石墨湖北龍海化工有限公司產品；抑制劑為市售的聚合醇、聚胺，為湖北漢科新技術股份有限公司產品。本發明的無粘土相鉆井液，甲酸鹽為加重劑，其作用為(一 )甲酸鹽溶解后，電離出無機一價陽離子，提高了鉆井液液相礦化度，防治或降低了滲透水化，在無機陽離子的鑲嵌和靜電應力雙重作用下，減少了水分子的進入，從而起到防塌和抑制作用；(二)甲酸鹽降低了鉆井液體系自由水的活度，使底層水向井眼反向滲透，促進井壁穩定，甲酸根是極性水化基團，體積較小，它通過氫鍵吸附于粘土表面，增加水化膜厚度，防止粘土進一步水化，形成結構，使鉆井液保持良好的流變性和穩定性，甲酸鹽類加重劑水溶性好，溶解快，不含二價離子，配伍及熱穩定性良好。由于不含粘土相，減少了粘土對產層的傷害，更大程度的保護油氣層；增粘劑、降濾失劑的作用增粘劑與降濾失劑均為天然高分子聚合物，依靠高分子來增加鉆井液的粘度；同時，這類高分子聚合物分子中含有水化官能團，能在粘土表面形成水化膜，阻止水分子通過，降低濾液向地層的滲透損害；封堵劑的作用是通過在適當粒度級配鉆井液中，加入優質降濾失劑與封堵劑，以求在儲層形成能抗液流剪切滲透率趨于零薄而韌的內外優質泥餅，有效阻止鉆井液中液相與固相進入儲層，從而達到低損害鉆井的目的；抑制劑聚胺利用分子中的胺而具有強的抑制性，同時，其熱穩定性好，能提高整個體系的抗溫性。另一種抑制劑聚合醇是利用其濁度來發揮其抑制作用的。本廣品的流變指標見表I。通過對不同滲透率巖芯的動濾失實驗結果見表2。綜上所述，本發明的無粘土相鉆井液體系，適用于150°C低孔低滲儲層，對應不同的密度需求，實現了低孔低滲儲層良好的封堵性能，同時，流變性能良好，達到了本發明的目的。實驗表明，本發明的鉆井液體系具有以下性能特點
具有良好的流變性能，合適的動塑比(YP/PV > O. 5)，利于動態懸浮巖屑；較小的高溫高壓濾失量(FLhthp < 15ml/30min)及動濾失量(動濾失速率小于彡O. lmL/10min,剪切轉速200RPM)，封堵性能良好；低熒光(熒光級別< 4)、無毒，易降解；滲透率反排值高(>90% )，具有明顯的油層保護性能。表I :
權利要求
1.一種無粘土相鉆井液，是由海水、PH調節劑、增粘劑、抗氧化劑、降濾失劑、抑制劑、加重劑、封堵劑組成，所述加重劑的用量要使該鉆井液密度為I. 20g/cm3 ;由下述方法制備得到 以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為 1)0.1-0. 2% 的 pH 調節劑； 2)繼續攪拌后加入O.5-0. 7%的增粘劑； 3)繼續攪拌后加入O.3-0. 6%的抗氧化劑； 4)繼續攪拌后加入O.7-1. 2 %的降濾失劑DSP-2、0. 7-1. 2 %的降濾失劑PSDPE、.2.5-3. 5%的降濾失劑SMP-I和I. 5-2. 5%的降濾失劑SPNH ； 5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇； 6)繼續攪拌后加入O.5-1. 2%的抑制劑聚胺； 7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I.20g/cm3 ； 8)繼續攪拌后加入2-3%的封堵劑PSFD-I、2-4%封堵劑浙青樹脂160、2_4%的封堵劑改性石墨； 9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得目標產物。
2.一種無粘土相鉆井液，是由海水、PH調節劑、增粘劑、抗氧化劑、降濾失劑、抑制劑、加重劑、封堵劑組成，所述加重劑的用量要使該鉆井液密度為I. 50g/cm3 ;由下述方法制備得到 以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為 1)0.1-0. 2%的pH調節劑 2)繼續攪拌后加入O.5-0. 7%的增粘劑； 3)繼續攪拌后加入O.3-0. 6%的抗氧化劑； 4)繼續攪拌后加入2-3%的降濾失劑PSJLS-1、0.8-1. 5%的降濾失劑PSDPE ； 5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇； 6)繼續攪拌后加入O.5-1. 2%的抑制劑聚胺； 7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I.50g/cm3 ； 8)繼續攪拌后加入3-4%的封堵劑PSFD-I和O.7-1. 5%的封堵劑PF-LPF-HW ； 9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得目標產物。
3.根據權利要求I或2所述的無粘土相鉆井液，其中 所述的加重劑為甲酸鹽； 所述的PH調節劑為氫氧化鈉、碳酸鈉的一種或幾種； 所述的增粘劑為天然高分子聚合物； 所述的抗氧化劑為MgO ； 所述的降濾失劑為改性淀粉類、改性纖維素類和樹脂類聚合物中的一種或幾種； 所述的抑制劑為聚合醇和聚胺中的一種或幾種； 所述的封堵劑為纖維狀或顆粒狀的PSFD-1、浙青樹脂160、PF-LPF-HW、改性石墨中的一種或幾種。
4.權利要求I所述無粘土相鉆井液的制備方法，以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為. 1)0.l-o. 2% 的 pH 調節劑； . 2)繼續攪拌后加入O.5-0. 7%的增粘劑； .3)繼續攪拌后加入O.3-0. 6%的抗氧化劑； . 4)繼續攪拌后加入O.7-1. 2 %的降濾失劑DSP-2、0. 7-1. 2 %的降濾失劑PSDPE、.2. 5-3. 5%的降濾失劑SMP-I和I. 5-2. 5%的降濾失劑SPNH ； .5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇； .6)繼續攪拌后加入O.5-1. 2%的抑制劑聚胺； . 7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I.20g/cm3 ； .8)繼續攪拌后加入2-3%的封堵劑PSFD-I、2-4%封堵劑浙青樹脂160、2_4%的封堵劑改性石墨； .9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得權利要求I所述的無粘土相鉆井液。
5.權利要求2所述無粘土相鉆井液的制備方法，以海水為基液，攪拌下每升海水加入重量為 . 1)0.1-0. 2%的pH調節劑 . 2)繼續攪拌后加入O.5-0. 7%的增粘劑； . 3)繼續攪拌后加入O.3-0. 6%的抗氧化劑； . 4)繼續攪拌后加入2-3%的降濾失劑PSJLS-1、0.8-1. 5%的降濾失劑PSDPE ； . 5)繼續攪拌后加入1-2%的抑制劑聚合醇； .6)繼續攪拌后加入O.5-1. 2%的抑制劑聚胺； .7)繼續攪拌后加入加重劑，使無粘土相鉆井液密度為I.50g/cm3 ； .8)繼續攪拌后加入3-4%的封堵劑PSFD-I和O.7-1. 5%的封堵劑PF-LPF-HW ； . 9)繼續攪拌后提高攪拌轉速繼續攪拌，制得權利要求2所述的無粘土相鉆井液。
6.根據權利要求3或4所述的制備方法，其中 所述的加重劑為甲酸鹽； 所述的PH調節劑為氫氧化鈉、碳酸鈉的一種或幾種； 所述的增粘劑為天然高分子聚合物； 所述的抗氧化劑為MgO ； 所述的降濾失劑為改性淀粉類、改性纖維素類和樹脂類聚合物中的一種或幾種； 所述的抑制劑為聚合醇和聚胺中的一種或幾種； 所述的封堵劑為纖維狀或顆粒狀的PSFD-1、浙青樹脂160、PF-LPF-HW、改性石墨中的一種或幾種。
7.根據權利要求4或5所述的制備方法，其中，步驟I-步驟8的攪拌速度為.3000-4000r/s。
8.根據權利要求4或5所述的制備方法，其中，步驟I-步驟8的攪拌時間為20-50分鐘。
9.根據權利要求4或5所述的制備方法，其中，步驟9的攪拌速度為11000-13000r/s。
10.根據權利要求4或5所述的制備方法，其中，步驟9的攪拌時間為20-40分鐘。
全文摘要
一種無粘土相鉆井液，是由海水、pH調節劑、增粘劑、抗氧化劑、降濾失劑、抑制劑、加重劑、封堵劑組成，加重劑的用量要使該鉆井液密度分別為1.20g/cm3和1.50g/cm3。本發明還公開了上述鉆井液的制備方法。本發明的鉆井液解決了大斜度井、水平井常用無固相體系在低孔低滲儲層的封堵問題，同時保障了鉆井液體系良好的流變性能。
文檔編號C09K8/12GK102888213SQ20111020434
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者翟向萍, 王明皓 申請人:北京博德世達石油技術有限公司