专利名称：一种高温高压抗盐高密度钻井液的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻井液，尤其是钻井液体系的维护，制取具有抗盐抗压抗高温的性能， 保护油层不受泥浆的污染及流变性能好的高温高压抗盐高密度的钻井液。
背景技术：
抗高温高密度钻井液是深井、超深井成功钻探的重要技术保证。由于高密度钻井 液在超高温下处理剂选择困难，高密度钻井液在高温下的流变性、失水造壁性等工艺性能 难以达到要求，且高密度钻井液在高温下可能存在的技术问题没有可靠的实验数据及现场 应用经验。因此迫切需要研究抗高温高密度钻井液体系。文献检索披露四川石油管理局 肖德胜在1992年3月第9卷第2期《钻井液与完井液》刊物发表的《深井高密度钻井液使用 技术》文章，揭示选用膨润土防止高密度钻井液压卡钻，取得成功钻取4000-7000米的深井。 江汉石油学院王志龙等人在《江汉石油学院学报》第18卷增刊发表《高温高密度钻井液， 测试液》的文章揭示了，在体系中使用WL-l，WL-2和WL-3为耐温的特种树脂材料和腐植高 温改性的聚合物材料，添加PH调节剂、密度调节剂、劣土等，产生了现场实用的可能性。西 南石油大学梁大川等人在《西南石油大学学报(自然科学版)》2008年2月第30卷第1期 发表《抗高温高密度水基钻井液体系研究》的文章通过优选磺化类抗温处理剂、加入高温稳 定剂等捷径建立了抗温20(TC、密度达2. 30g/cm3的溴水钻井液体体系和含氯化钾体系，体 系稳定、流变性合理，具有一定抑制性。另中原石油勘探局钻井工程技术研究院王中华等人 在《中外能源》2008年第13卷48页发表《无机-有机单体聚合物钻井液体系研究与应用》 的文章，确定设计的 1 膨润土浆+0. 5% Siop-A+0. 3% CPS-2000B+0. 1% Siop-E+0. 2% ZSC-201 配方和 2 :6 % 膨润土菜 +0. 8 % Siop-A+0. 3 % CPS-2000B+0. 2 % Siop-D+0. 2 % ZSC-201配方等。本发明在以上研究的基础上，针对深井井底温度高、压力高及污染，探讨维 护工作陷入“加重一增稠一降粘处理一加重剂沉淀一密度下降一再次加重”的恶性循环之 中的症结所在，实现了抗钻体系的维护及新产品开发的目的。
发明内容
本发明目的是提供一种高温高压抗盐高密度钻井液，用于深井超深井钻井液，具 有较强的抗盐抗钙性，具有抗高温的性能，可保护油层不受泥浆的污染，起着携带钻屑及使 泥饼致密的作用。本发明的目的是这样实现的一种高温高压抗盐高密度钻井液，以重量份数取 PAC-LV0. 03-0. 05份、基浆0. 6-1. 2份、复合钾盐3. 0-4. 5份、复合磺化酚醛树脂2. 7-4. 0 份、抗温降粘降滤失剂0. 2-0. 4份、稳定剂0. 3-0. 5份、水4. 5-7. 0份、加重剂80-90份；其 佳组分是PAC-LV0. 04份、基浆0. 8份、复合钾盐3. 8份、复合磺化酚醛树脂3. 5份、抗温降 粘降滤失剂0. 3份、稳定剂0. 4份、水6. 0份、加重剂85份；经体系配置，取10% -15%的 PAC-LV溶液，加入基浆中，在12000转/分钟下搅拌5-8分钟，依次加入其它药剂，高搅8_14 分钟，加入加重剂，高搅8-12分钟即得产品。
所述的高密度钻井液，基浆是将钠膨润土配成8%的溶液，加入0. 4%纯碱，维护 24-26小时即可。所述的高密度钻井液，抗温降粘降滤失剂合成，取酚醛树脂5-6份和不饱和季铵 盐2-3份混合，在PH值9-10碱性条件下加热到90-100°C，恒温搅拌4小时，再加入2_3份 丙烯腈粉，升温至120°C，继续恒温6-7小时，烘干制粉即得；其固含量> 95%。所述的高密度钻井液，稳定剂合成，取对二甲苯羧酸盐4-5份、有机硅表面活 性剂3-4份和苯酚1-2份混合加热，搅拌升温到45°C时，调节PH值10-11，加热升温到 100-110°C，恒温搅拌6-7小时，烘干制粉得有机硅羧酸盐稳定剂；其固含量> 15%。所述的高密度钻井液，复合钾盐的氯化钾、甲酸钾、腐殖酸钾按质量比为 4:5:1。所述的高密度钻井液，加重剂的重晶石、钛铁矿粉按质量比为1 2。所述的高密度钻井液，复合磺化酚醛树脂的磺化酚醛树脂、磺化褐煤、磺化浙青按 质量比为5 3 3。所述的高密度钻井液，组分中钠膨润土、纯碱、氯化钾、甲酸钾、腐殖酸钾、磺化酚 醛树脂、磺化褐煤、磺化浙青、PAC-LV为低粘度聚阴离子纤维素，重晶石、钛铁矿粉及合成原 料均为市售产品。所述的高密度钻井液，产品可抗180°C高温，4. IMpa的高压，100000mg/L的钠盐和 10000mg/L的钙盐，密度为2. 5g/cm3，不受高价金属离子的影响。。所述的高密度钻井液，产品具有很高的降滤失作用，在密度为2. 0-2. 5g/cm3的情 况下，180°C、4. IMpa下的滤失量小于15ml/30min。本发明选用药剂的作用机理(1)选钠膨润土、纯碱配置基浆，起钠化作用。(2)氯化钾、甲酸钾和腐殖酸钾复配，溶解性好、高密度、低固相、低粘度，降低滤失 量，提升兼容性，抑制地层粘土的膨胀。(3)磺化酚醛树脂、磺化褐煤、磺化浙青三药剂配合使用为理想的降滤失剂，有高 的抗温能力。(4)PAC-LV起絮凝和降滤失的作用。(5)合成的抗温降粘降滤失剂，抗高温，有好的降滤失效果及降粘作用。(6)高盐体系中加入合成稳定剂，起消泡润滑作用，防止体系的脱水现象。(7)重晶石和钛铁矿粉起加重作用。本发明以国家GB/T16783. 1-2006标准，即水基钻井液的测试标准，评价其产品的 性能(室内所配钻井液，控制密度指标为2. 50g/cm3)。1、测试基浆常规性能。表 1 2、测试抗高温性能。表2 表2结果表明，在150°C、180°C条件下热滚16h后，该钻井液体系仍具有较好的失 水和流变性能，说明该体系具有较好的抗高温能力。3、测试抗盐污染的性能。在FLHTHP在180°C、4. IMPa下测定，热滚条件为180°C、16h，黏度在50°C下测定。表3 表3结果表明，钻井液的表观黏度和塑性黏度随NaCl的加入，先变小后增大，动切 力和滤失量一直增大；这是由于随着Na+的增多，黏土颗粒的扩散双电层受到挤压，导致水 化膜变薄，I电位下降，大量的黏土粒子在一起形成了空间网架结构，使黏度、动切力和滤 失量增大；总体来看，钻井液性能并没有太大的改变，体系的抗盐能力强。4、测试抗钙侵污的性能。在井液中分别加入水泥、石灰及CaCl，在180°C条件下热滚16h即测试。表 4 表4结果表明，该产品抗高温抗高盐抗钙污染能力强，不受钙粒子的影响，体系的 悬浮稳定性较好(△ P指的是钻井液静止24h后上下密度差)。5、测试润滑性能。地层渗透性井段存在高压差时容易发生压差卡钻，对高密度下钻井液的润滑防卡 提出了更高的要求。室内用NZ泥饼粘滞系数测定仪测定了室内所配钻井液的润滑性能。表5 表5结果表明密度为2. 50g/Gm3的抗高温抗高盐高密度钻井液依然具有良好的 润滑性，有利于安全钻井的进行，可避免压差卡钻等复杂事故的发生。6、测试密度适用范围。体系密度可依据加重剂的加入量来调整，其他的基础药剂不变。 表7不同密度钻井液配置 表6、7结果表明钻井液体系密度为2. 0-2. 5g/cm3时，效果十分显著。本发明用于深井超深井钻井液，可抗180°C高温，4. IMpa的高压，100000mg/L的钠 盐和10000mg/L的钙盐，密度为2. 5g/cm3，不受高金属离子的影响；并具有很高的降滤失作 用，在密度为2. 0-2. 5g/cm3的情况下，180°C、4. IMpa下的滤失量小于15ml/30min ；并保护 油层不受泥浆的污染，起着携带钻屑及使泥饼致密的作用，彰显技术进步。本发明对照实施例做进一步说明。
具体实施例方式实施例配方1 以重量份数取PAC-LV0. 05份、基浆1. 2份、复合钾盐4. 5份、复合磺化酚 醛树脂4. 0份、抗温降粘降滤失剂0. 4份、稳定剂0. 5份、水7. 0份、加重剂90份；配方2 以重量份数取取PAC-LV0. 04份、基浆0. 8份、复合钾盐3. 8份、复合磺化 酚醛树脂3. 5份、抗温降粘降滤失剂0. 3份、稳定剂0. 4份、水6. 0份、加重剂85份；以上配方经体系配置制备取15%的PAC-LV溶液，加入基浆中，在12000转/分 钟下搅拌8分钟，依次加入其它药剂，高搅14分钟，加入加重剂，高搅12分钟即得高温高压 抗盐高密度钻井液的产品。其中(a)抗温降粘降滤失剂的合成酚醛树脂+不饱和季铵盐一季铵盐酚醛树脂丙烯腈粉+季铵盐酚醛树脂一抗盐降粘降滤失剂方法先将酚醛树脂5份和不饱和季铵盐2份混合，在PH 10条件下加热到100°C， 恒温搅拌4小时后，再加入3份丙烯腈粉，升温至120°C，继续恒温6小时，烘干制粉得产品。(b)稳定剂的合成有机硅表面活性剂+对二甲苯羧酸盐+苯酚一有机硅羧酸盐稳定剂方法先取对二甲苯羧酸盐5份、有机硅表面活性剂4份和苯酚1份混合加热，搅 拌升温到45°C时，调节PH为11，加热升温到100°C，恒温搅拌6小时，烘干制粉得产品。(c)复合钾盐的配制将氯化钾、甲酸钾、腐殖酸钾按质量比为4 5 1复配。
(d) 8 %已维护钠膨润土的配制在12000转/分钟的高搅下，将钠膨润土配成8%的溶液，加入0. 4%纯碱，维护24 小时得基浆。(e)复合磺化酚醛树脂的配制将磺化酚醛树脂、磺化褐煤、磺化浙青按质量比为5 3 3复配。(f)加重剂的配制将重晶石与钛铁矿粉按质量比为1 2复配。 实施例体系密度配置为2. 0-2. 5g/cm3时，使用效果十分显著。以此举例新疆某井设计井深7118米，当该井钻至5569米时，使用常规泥浆，密度 为2. 21-2. 24g/cm3，粘度80-90秒，失水16_18ml。起钻遇阻，活动起出2个立根后接方钻 杆，钻具无法活动，发生粘卡。泡油处理无效，爆炸松扣，侧钻，使用本发明钻井液调整泥浆 密度为2. 49-2. 50g/cm3，恢复正常，粘度75-85秒，失水8_9ml，继续钻进至7116米，井下没 有发生任何复杂情况，分析认为达到目的层，不再钻开下面地层。洗井，下技术套管；油层套 管试压55Mpa，压力30分钟不降，套管密封良好，完井。
权利要求
一种高温高压抗盐高密度钻井液，其特征在于以重量份数取PAC-LV0.03-0.05份、基浆0.6-1.2份、复合钾盐3.0-4.5份、复合磺化酚醛树脂2.7-4.0份、抗温降粘降滤失剂0.2-0.4份、稳定剂0.3-0.5份、水4.5-7.0份、加重剂80-90份；其佳组分是PAC-LV0.04份、基浆0.8份、复合钾盐3.8份、复合磺化酚醛树脂3.5份、抗温降粘降滤失剂0.3份、稳定剂0.4份、水6.0份、加重剂85份；经体系配置，取10％-15％的PAC-LV溶液，加入基浆中，在12000转/分钟下搅拌5-8分钟，依次加入其它药剂，高搅8-14分钟，加入加重剂，高搅8-12分钟即得产品。
2.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于基浆是将钠膨润土配成8%的溶 液，加入0. 4%纯碱，维护24-26小时即可。
3.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于抗温降粘降滤失剂合成，取酚醛 树脂5-6份和不饱和季铵盐2-3份混合，在PH值9-10碱性条件下加热到90-100°C，恒温搅 拌4小时，再加入2-3份丙烯腈粉，升温至120°C，继续恒温6-7小时，烘干制粉即得；其固 含量> 95%。
4.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于稳定剂合成，取对二甲苯羧酸盐 4-5份、有机硅表面活性剂3-4份和苯酚1-2份混合加热，搅拌升温到45°C时，调节PH值 10-11，加热升温到100-110°C，恒温搅拌6-7小时，烘干制粉得有机硅羧酸盐稳定剂；其固 含量彡15%。
5.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于复合钾盐的氯化钾、甲酸钾、腐 殖酸钾按质量比为4 5 1。
6.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于加重剂的重晶石、钛铁矿粉按质 量比为1 2。
7.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于复合磺化酚醛树脂的磺化酚醛 树脂、磺化褐煤、磺化浙青按质量比为5 3 3。
8.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于组分中钠膨润土、纯碱、氯化钾、 甲酸钾、腐殖酸钾、磺化酚醛树脂、磺化褐煤、磺化浙青、PAC-LV为低粘度聚阴离子纤维素， 重晶石、钛铁矿粉及合成原料均为市售产品。
9.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于产品可抗180°C高温，4.IMpa的 高压，100000mg/L的钠盐和10000mg/L的钙盐，密度为2. 5g/cm3,不受高价金属离子的影 响。
10.根据权利要求1所述的高密度钻井液，其特征在于产品具有很高的降滤失作用， 在密度为2. 0-2. 5g/cm3的情况下，1800C >4. IMpa下的滤失量小于15ml/30min。
全文摘要
本发明提供一种高温高压抗盐高密度钻井液，以重量份数取PAC-LV0.03-0.05份、基浆0.6-1.2份、复合钾盐3.0-4.5份、复合磺化酚醛树脂2.7-4.0份、抗温降粘降滤失剂0.2-0.4份、稳定剂0.3-0.5份、水4.5-7.0份、加重剂80-90份；其佳组分是PAC-LV0.04份、基浆0.8份、复合钾盐3.8份、复合磺化酚醛树脂3.5份、抗温降粘降滤失剂0.3份、稳定剂0.4份、水6.0份、加重剂85份；经体系配置，取10％-15％的PAC-LV溶液，加入基浆中，在12000转/分钟下搅拌5-8分钟，依次加入其它药剂，高搅8-14分钟，加入加重剂，高搅8-12分钟即得产品。本发明产品可抗180℃高温，4.1MPa的高压，100000mg/L的钠盐和10000mg/L的钙盐，密度为2.5g/cm3，不受高价金属离子的影响；密度为2.0-2.5g/cm3，180℃、4.1MPa下的滤失量小于15ml/30min。
文档编号C09K8/24GK101851492SQ200910113419
公开日2010年10月6日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者曾凡付, 王刚, 田孝敬, 马江平 申请人:新疆德蓝股份有限公司