专利名称：一种有利于保护油气层的钻井液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有利于保护油气层的钻井液。
背景技术：
高温对水基钻井液的影响十分复杂。一般认为这是高温引起钻井液组分的变化和 影响各组分间的化学及物理化学作用的结果。其中高温对钻井液中粘土的作用是其基础。 钻井液中粘土粒子的高温分解作用钻井液中的粘土粒子在高温作用下，自动分散的现象 称为粘土粒子的高温分散作用。实践发现水基膨润土悬浮体经高温后膨润土粒子分散度增 加，比表面增大，粒子浓度增多，表观粘度和切力(静、动切力)亦随之变大。同时实验还发 现粘土粒子的高温分散能力与其水化分散能力相适应，即钠膨润土 >钙膨润土>高岭土 > 海泡石。而任何粘土在油中的悬浮体都未见到高温分散现象。因此，可以认为，钻井液中的 高温分散本质上仍然是水化分散，高温只不过激化了这种作用而已。(1)高温促进粘土水 化分散的原因高温加剧了钻井液中各种粒子的热运动，可导致以下结果①高温增加了水 分子渗入未分散的粘土粒子晶层表面的能力，从而促进原本未被水化的晶层表面水化和膨 胀。②随着水分子渗入晶层内表面，则C023-，0H_，Na+等有利于粘土表面水化的离子随之进 入，增强原来被水化表面的水化能力，促进了进一步的水化分散。因此，随着高温分散的发 生，钻井液中C023-，OH—含量及钻井液PH值都下降。③高温不影响粘土的晶格取代，但却促 进了八面体中Al的解离(PH)值愈高促进解离作用愈大)，使粘土所带负电荷增加，同时补 偿了因高温而解吸的阴离子，促进粘土粒子ζ电位的增加从而有利于渗透水化分散。④高 温使粘土矿物晶格中片状微粒热运动加剧，从而增强了水化膨胀后的片状粒子彼此分离的 能力。( 影响高温分散的因素由于高温分散的实质是水化分散，所以凡有利于粘土水化分 散的因素都有利于高温分散，反之亦然。①粘土种类是高温水化分散的决定因素。依其水 化能力，钠膨润土高温分散能力强而高岭石(劣土)则弱；②所经受的温度愈高，作用时间 愈长，粘土高温分散愈强，但有一定限度；③介质的化学环境为分散者，则对高温分散有利， 反之则不利。无机高价正离子如Ca2+、Al3+、i^3+、Cr3+等的存在，由于强烈压缩双电层而不利 于粘土水化，也不利于粘土高温分散，即无机高价正离子对粘土的高温分散有一定的抑制 作用，其作用大小与正离子价数有关和浓度有关。由于高温分散是粘土本性及介质环境特 征在高温下的表现，故在任何粘土中都能发生这种作用而与钻井液中粘土与含量没有直接 关系。高温分散还是一个不可逆的永久性变化。( 高温分散作用对钻井液性能的影响高 温分散使钻井液中粘土粒子浓度增加，因此，对钻井液高温下的性能和热稳定性都有影响。 而对流变性的影响最大，且其影响都是不可逆的。①对高温下流变性的影响假若粘土粒子 为温度惰性的固体粒子，则其悬浮体(称为理想悬浮体)的粘度随温度升高而按正常规律 下降。但由于粘土的高温分散作用使钻井液中粘土粒子浓度(指颗粒的数量)增加，则使 钻井液的视粘度和静、动切力值都高于对应温度下的“正常粘度”。若这些因素对粘度影响 增值大于升温引起理想悬浮体粘度下降的数值，则可能导致钻井液高温下的粘度高于低温 粘度的现象。由于粘土粒子的高温分散作用是不可逆的，故钻井液的粘度与温度的关系中的降温曲线(即升温后降温在测温度-粘度的关系曲线)总比升温曲线高。其高差程度则 由钻井液中粘土粒子高温分散作用的强弱和粘土的含量多少所决定。若高温分散作用强， 粘土含量高，则高差大，反之则小。钻井液高温增稠的原因比较复杂，若排除处理剂等外加 组分的高温变性所引起的增稠，则研究粘土的因素，其主要原因是粘土高温分散增加了钻 井液中粘土粒子的浓度。因此，由高温分散引起的钻井液严重增稠，用稀释剂如NaT、FClS、 NaC、SMT、SMC等一般不能有效降粘，有时甚至反而使钻井液增稠，唯有大量稀释或利用无机 絮凝剂降低粘土分散度才能加以解决。显然，凡是影响粘土高温分散的因素必然同样会影响钻井液高温增稠，但是高温 分散对钻井液增稠的实际效果却与钻井液中粘土的含量有很大关系，在其他条件相同时， 钻井液中粘土愈多则高温后钻井液粘土粒子浓度的绝对值增加愈多，使钻井液粘度类似指 数关系急剧上升。当粘土的含量大到某一数值时，则钻井液高温作用后丧失流动性形成凝 胶即产生了高温(后)胶凝。因此，可以说钻井液的高温胶凝是钻井液高温增稠在钻井液 中粘土含量大到某一数值以后的极限形式。②对热稳定性的影响凡高温胶凝的钻井液，必 然丧失其热稳定性，性能破坏。在使用中常表现为钻井液井口性能不稳定，粘、切力上升很 快，处理频繁，处理剂用量大。而且每次起下钻后钻井液粘度、切力都会有明显增加。因此， 防止钻井液高温胶凝及严重增稠是保持钻井液热稳定性的重要问题。多年实践证明，这是 深井钻井液工艺中最常见、最普遍、最麻烦又最重要的问题(特别是对于高密度钻井液)。 显然，防止钻井液高温胶凝而获得较好的热稳定性应有两条途径其一是使用抗高温处理 剂有效地抑制和减少粘土粒子的高温分散，这是问题的本质。但是要彻底消除粘土的高温 分散比较困难。因此，其二是必须把钻井液中的粘土含量控制在其“量限”以内。凡钻井液 中粘土含量大于此量限，则钻井液发生高温胶凝，而低于此量限，则钻井液只发生高温增稠 而不至于胶凝，低得愈多，钻井液高温增稠作用愈小。可以说任一水基钻井液体系，在某一 高温下都有对应的粘土“量限”。它可以简单理解为，“在某一温度下，钻井液体系发生高温 胶凝所需的最低土量”。显然它与钻井液中粘土类型，处理剂效能及含量，介质化学环境，经 受温度高低及作用时间长短等因素有关。因此，不可能存在一个适用于所有钻井液体系的 “粘土量限”，从理论上也不可能计算出它的大小。但它却是一个保证钻井液热稳定性的重 要概念，而且对于具体的钻井液体系都可用实验求出粘土量限。例如在铬体系的膨润土钻 井液中，180°C-20(TC的膨润土量限为7%左右(体积比，下同)。因此，应把它作为钻井液 体系使用和控制的重要指标。即在使用时钻井液中粘土的实际含量必须严格控制在其量限 以内，而且在一定范围内愈低愈好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种有利于保护油气层的钻井液，降低失水， 提高地层承压能力，有利于井壁稳定，同时通过屏蔽暂堵原理，有利于保护油气层。本发明解决所述技术问题采用的技术方案是一种有利于保护油气层的钻井液，包括基浆，基浆中添加了碳酸钙。所述碳酸钙以质量百分比计控制在1_4%。所述基浆由4%土、0. 3%聚阴离子纤维素、8%磺甲基酚醛树脂、3%褐煤树脂组 成。
所述碳酸钙以质量百分比计控制在2%。本发明的有益效果是本发明在钻井液中添加超细CaC0j400目CaCO3 800目CaCO3 2200目CaCO3 =1:3: 1)作为刚性微粒子封堵剂加入到钻井液体系中，它不参与体系中其它物质的反 应，进一步填充泥饼，改善泥饼结构，提高泥饼质量，使泥饼薄、韧、致密，降低钻井液体系的 失水量。同时，它进入地层填充微裂缝，参与形成内泥饼，降低地层渗透率，进一步降低失 水，提高地层承压能力，有利于井壁稳定，同时通过屏蔽暂堵原理，有利于保护油气层。
具体实施例方式一种有利于保护油气层的钻井液，包括基浆，基浆中添加了碳酸钙。所述碳酸钙以质量百分比计控制在1_4%。所述基浆由4%土、0. 3%聚阴离子纤维素、8%磺甲基酚醛树脂、3%褐煤树脂组 成。所述碳酸钙以质量百分比计控制在2%。通过在钻井液体系中添加不同量的碳酸钙，对钻井液体系变性的影响见表1。表1碳酸钙加量及对体系流变性的影响
权利要求
1.一种有利于保护油气层的钻井液，包括基浆，其特征在于，基浆中添加了碳酸钙。
2.根据权利1所述的一种有利于保护油气层的钻井液，其特征在于，所述碳酸钙以质 量百分比计控制在1_4%。
3.根据权利1所述的一种有利于保护油气层的钻井液，其特征在于，所述基浆由4% 土、0.3%聚阴离子纤维素、8%磺甲基酚醛树脂、3%褐煤树脂组成。
4.根据权利2所述的一种有利于保护油气层的钻井液，其特征在于，所述碳酸钙以质 量百分比计控制在2%。
全文摘要
本发明涉及一种有利于保护油气层的钻井液，包括基浆，基浆中添加了碳酸钙。所述碳酸钙以质量百分比计控制在1-4％。所述基浆由4％土、0.3％聚阴离子纤维素、8％磺甲基酚醛树脂、3％褐煤树脂组成。本发明得到的钻井液有利于提高地层承压能力，有利于井壁稳定，同时通过屏蔽暂堵原理，有利于保护油气层。
文档编号C09K8/04GK102086378SQ20091021659
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者黄友华 申请人:武侯区巅峰机电科技研发中心