专利名称：强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法，主要用于解决超深井段复合盐层时钻井液遇到的难题，属于石油钻探钻井液技术领域。
背景技术：
随着国内外石油工业的发展和对石油需求的不断增长，油气田勘探开发逐渐动用和开采环境苛刻的油气藏，其中一个重要的表现就是井深的增加。钻井实践表明，随着井深的增加，钻井技术难题逐渐增加，井下高温、高压严重影响钻井液性能。主要表现在高温高密度条件下钻井液的粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差等方面。尤其是在钻遇超深井段复合盐层时，存在的“高固相与流变性、滤失量控制与流变性、抑制与分散” 三大矛盾，一直以来没有有效的解决。国外在遇到上述问题时，同样也不能有效克服，少数能够处理这类问题的公司，也只提供钻井液技术服务，不提供钻井液的配方和制备方法，使得解决此类钻井液问题的价格居高不下，限制了深部地层油气资源的开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法，以满足深井温度在220°C情况下钻遇复合盐层对钻井液的需要，克服高密度的钻井液粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差的问题。本发明采用如下的技术方案，即一种强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液的配方含有水、纯碱、高温抗盐提切剂、流型调节剂、降滤失剂A、降滤失剂B、抑制防塌剂、抑制润滑剂、水溶性加重剂、惰性加重剂等组份，其特征在于上述组份中高温抗盐提切剂为一种硅酸盐改性物质，其分子式为 MgN1/2Al_0N3 (OH)N4SiN5，式中附=40-100、N2 = 5000-10000、 N3 = 6000-10000、N4 = 8000-10000、N5 = 4000-10000 ；流型调节剂为黄原胶 XC ；降滤失剂A、降滤失剂B均是主链为碳-碳链，支链为磺酸基、吡咯烷酮基、烷烃基的产品，其分子式同为(CH2-CHC0NHC (CH3) 2CH2S03Na) p (CH2-CHCON (CH3) 2) m (CH2-CHNC4H6O) n，降滤失剂 A 的分子式中 P = 200-400,m = 200-300,η = 50-200，降滤失剂 B 的分子式中 ρ = 300-400,m = 300-500,η = 200-300 ；抑制防塌剂是一种改性高软化点的天然植物浙青衍生物，是由分子式为CyHvOw与分子式为CyHv_20wC00M(RO) s组份构成的混合物，式中M是金属离子，R为烃基， y = 20-100、ν = 50-500、w = 20-2000、s = 1-6 ；抑制润滑剂为高分子非离子表面活性剂， 分子式为 RO (CH3CHOCH2)m (CH2CH2)nRH(CH3CHOCH2) x(CH2CH2)y，式中 R 为烃基，m = 2000-4000、 η = 1000-5000、χ = 2000-5000,y = 2000-3000 ；水溶性加重剂为低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物，分子通式XJn(COO)1M,式中M为单价金属阳离子或铵离子，X 为杂原子或基团，R为烃基，式中n+1 = l-6、m彡6 ；惰性加重剂采用重晶石BaSO4或钛铁矿粉。本发明的一种强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液的制备方法，按照上述钻井液配方的组份，采取如下步骤
(1)测算配制钻井液所需的淡水量，在12000转/分钟的搅拌速度下，在淡水中按 3 ^g/m3的浓度加入纯碱，搅拌10分钟，再按30 35kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂， 搅拌1小时；(2)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按0. 5 lkg/m3的浓度加入流型调节剂，搅拌1小时；(3)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按^ ^kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按100 120kg/m3的浓度加入降滤失剂B，搅拌1小时；(4)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按100 120kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80 100kg/m3的浓度加入抑制润滑剂，搅拌1小时；(5)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按800 1200kg/m3 的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂，搅拌1小时；(6)在前一步得到的液体中，再按钻井液密度要求，经测算加入一定量的惰性加重剂，即可得到本发明的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液。上述的高温抗盐提切剂在高温下性能稳定，在钻头水眼处，切力小、粘度低，易于开泵，易发挥流体喷射钻井的作用，在环空内与静止时，切力较高，悬浮携带钻屑的能力强。上述流型调节剂可提高钻井液的粘度和切力。降滤失剂A、B,其分子中亲水基团多，与水、土结合能力强，护胶性好，易形成致密泥饼，降低滤失量。降滤失剂B中磺酸基、氮烷基两个官能团含量要比降滤失剂A中多，这样降滤失剂B就比降滤失剂A抗温性强。抑制防塌剂可溶解与乳化进入体系中后，起封堵防塌、保护油气层的作用。抑制润滑剂主要吸附于钻屑及粘土颗粒表面，抑制其水化分散与膨胀，稳定井壁， 润滑、降低摩擦及扭矩，具有护胶稳定性，抗污染能力。水溶性加重剂能抑制泥岩、页岩的水化膨胀和水化分散；抗石膏、氯化钠污染达饱和，对配伍的钻井液其它处理剂有协同增效的作用。
具体实施例方式下面结合本发明的几个具体实施例，对本发明的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法予以进一步说明。实施例一，按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0. 5kg/m3 流型调节剂、2^g/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、525kg/m3惰性加重剂，各具体组分选用前技术方案中所述的组分，其中惰性加重剂为重晶石BaSO4 ；实施例一的制备方法，按照上述钻井液配方的组份，采取如下步骤(1)测算配制钻井液所需的淡水量，在12000转/分钟的搅拌速度下，在淡水中按 3kg/m3的浓度加入纯碱，搅拌10分钟，再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂，搅拌1小时；(2)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按0. 5kg/m3的浓度加入流型调节剂，搅拌1小时；(3)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按^kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B，搅拌1小时；。(4)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂，搅拌1小时；(5)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂，搅拌1小时；(6)在前一步得到的液体中，再按钻井液密度要求，经测算加入52^g/m3惰性加重剂BaSO4,即得到密度为1. 80g/cm3的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液。实施例二，按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0. 5kg/m3 流型调节剂、2^g/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、1200kg/m3惰性加重剂，各组分选用前技术方案中所述的组分，其中惰性加重剂选用重晶石BaSO4 ；实施例二的制备方法，按照上述钻井液配方的组份，采取如下步骤(1)测算配制钻井液所需的淡水量，在12000转/分钟的搅拌速度下，在淡水中按 3kg/m3的浓度加入纯碱，搅拌10分钟，再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂，搅拌1小时；(2)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按0. 5kg/m3的浓度加入流型调节剂，搅拌1小时；(3)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按^kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B，搅拌1小时；(4)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂，搅拌1小时；(5)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂，搅拌1小时；(6)在前一步得到的液体中，再按钻井液密度要求，经测算加入1200kg/m3惰性加重剂BaSO4,即可得到密度为2. 10g/cm3的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液；实施例三，按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0. 5kg/m3 流型调节剂、2^g/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、2470kg/m3惰性加重剂，各组分选用前技术方案中所述的组分，其中惰性加重剂选用重晶石钛铁矿粉；实施例三的制备方法，按照上述钻井液配方的组份，采取如下步骤(1)测算配制钻井液所需的淡水量，在12000转/分钟的搅拌速度下，在淡水中按 3kg/m3的浓度加入纯碱，搅拌10分钟，再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂，搅拌1小时；(2)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按0. 5kg/m3的浓度加入流型调节剂，搅拌1小时；(3)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按^kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B，搅拌1小时；(4)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂，搅拌1小时；
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(5)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂，搅拌1小时；(6)在前一步得到的液体中，再按钻井液密度要求，经测算加入M70kg/m3惰性加重剂钛铁矿粉，即可得到密度为2. 50g/cm3的强抑制抗温200°C、高密度抗盐钻井液。实施例四，按照钻井液配方组分3kg/m3纯碱、30kg/m3高温抗盐提切剂、0. 5kg/m3 流型调节剂、2^g/m3降滤失剂A、100kg/m3降滤失剂B、110kg/m3抑制防塌剂、80kg/m3抑制润滑剂、1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂、28^kg/m3惰性加重剂，各组分选用前技术方案中所述的组分，其中惰性加重剂选用重晶石BaSO4 ；实施例四的制备方法，按照上述钻井液配方的组份，采取如下步骤(1)测算配制钻井液所需的淡水量，在12000转/分钟的搅拌速度下，在淡水中按 3kg/m3的浓度加入纯碱，搅拌10分钟，再按30kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂，搅拌1小时；(2)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按0. 5kg/m3的浓度加入流型调节剂，搅拌1小时；(3)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按^kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按100kg/m3的浓度加入降滤失剂B，搅拌1小时；(4)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按110kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80kg/m3的浓度加入抑制润滑剂，搅拌1小时；(5)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按1000kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂，搅拌1小时；(6)在前一步得到的液体中，再按钻井液密度要求，经测算加入^88kg/m3惰性加重剂BaSO4,即可得到密度为2. 60g/cm3的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液。上述四个实施例，经现场试验，得到强抑制抗温220°C、高密度(1.80 2.60g/ cm3)抗盐钻井液性能表。强抑制抗温220°C、高密度(1. 80 2. 60g/cm3)抗盐钻井液性能表
实施 例密度 g/cm3失水 mlPHHTHP-FL(220 C) 高温高压失水 mlGEL 静切力 Pa/PaAV 表观粘度 mPa. sPV 塑性粘度 mPa. sYP 动切力 Pa备注一1.803.48. 513. 00. 5/1.566. 059.07. 0220X滚动16h后70。C测二2. 104.08.514. 20. 5/1. 576. 067. 09.022(TC滚动1&!后70 测三2.503.68.514. 00. 5/1. 583749220X滚动Wh后70。C测四2.603.88. 513.80. 5/1. 59988. 510. 522CTC滚动16h后70'C测 上述表格数据说明，本发明的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液，其测得密度在1. 80 2. 60g/cm3时，流变参数AV彡IOOmPa. s，解决了高固相与流变性的矛盾；滤失量 (5ml时，流变参数AV彡IOOmPa. s，解决了滤矢量与流变性的矛盾；在加量为1000kg/m3强抑制高密度水溶性加重剂时，流变参数AV ≤ IOOmPa. s，解决了抑制与分散的矛盾。满足深井温度在220°C情况下钻遇复合盐层对钻井液的需要，克服了高密度的钻井液粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差的问题。
权利要求
1. 一种强抑制抗温220°c、高密度抗盐钻井液的配方含有水、纯碱、高温抗盐提切剂、流型调节剂、降滤失剂A、降滤失剂B、抑制防塌剂、抑制润滑剂、水溶性加重剂、惰性加重剂等组份，其特征在于上述组份中高温抗盐提切剂为一种硅酸盐改性物质，其分子式为 MgN1/2AlN2/30N3 (0H)N4SiN5,式中 Nl = 40-100、N2 = 5000-10000、N3 = 6000-10000、 N4 = 8000-10000、N5 = 4000-10000 ；流型调节剂为黄原胶)(C ；降滤失剂A、降滤失剂B均是主链为碳-碳链，支链为磺酸基、吡咯烷酮基、烷烃基的产品，其分子式同为 (CH2-CHC0NHC (CH3) 2CH2S03Na) p (CH2-CHCON (CH3) 2) m (CH2-CHNC4H6O) n，降滤失剂 A 的分子式中 ρ =200-400,m = 200-300,η = 50-200，降滤失剂 B 的分子式中 ρ = 300-400,m = 300-500、 η = 200-300 ；抑制防塌剂是一种改性高软化点的天然植物浙青衍生物，是由分子式为 CyHvOw与分子式为CyHv_20wC00M (RO) s组份构成的混合物，式中M是金属离子，R为烃基，y = 20-100、ν = 50-500,w = 20-2000、s = 1-6 ；抑制润滑剂为高分子非离子表面活性剂，分子式为 RO (CH3CHOCH2)m (CH2CH2)nRH (CH3CHOCH2) x(CH2CH2)y，式中 R 为烃基，m = 2000-4000、η = 1000-5000、χ = 2000-5000,y = 2000-3000 ；水溶性加重剂为低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物，分子通式XmRn(COO) ^，式中M为单价金属阳离子或铵离子，X为杂原子或基团，R为烃基，式中n+1 = l_6、m彡6;惰性加重剂采用重晶石BaSO4或钛铁矿粉；本发明的一种强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液的制备方法，按照上述钻井液配方的组份，采取如下步骤(1)测算配制钻井液所需的淡水量，在12000转/分钟的搅拌速度下，在淡水中按3 5kg/m3的浓度加入纯碱，搅拌10分钟，再按30 35kg/m3的浓度加入高温抗盐提切剂，搅拌1小时；(2)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按0.5 lkg/m3的浓度加入流型调节剂，搅拌1小时；(3)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟的搅拌速度下，按沈 ^kg/m3的浓度加入降滤失剂A，按100 120kg/m3的浓度加入降滤失剂B，搅拌1小时；(4)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按100 120kg/m3的浓度加入抑制防塌剂、按80 100kg/m3的浓度加入抑制润滑剂，搅拌1小时；(5)在前一步得到的液体中，在12000转/分钟搅拌速度下，按800 1200kg/m3的浓度加入强抑制高密度水溶性加重剂，搅拌1小时；(6)在前一步得到的液体中，再按钻井液密度要求，经测算加入一定量的惰性加重剂， 即可得到本发明的强抑制抗温220°C、高密度抗盐钻井液。
全文摘要
本发明涉及一种强抑制抗温220℃、高密度抗盐钻井液的配方及制备方法，配方中高温抗盐提切剂为一种硅酸盐改性物质，降滤失剂A、降滤失剂B均是主链为碳-碳链，支链为磺酸基、吡咯烷酮基、烷烃基的产品，抑制防塌剂为改性高软化点的天然植物沥青衍生物，抑制润滑剂为高分子非离子表面活性剂，水溶性加重剂为低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物。制备时，在淡水中，按照配方以一定的搅拌速度和确定的浓度依次加入相应组份，即得到本发明的钻井液。本发明克服了高密度的钻井液粘度不易控制、滤失量大、固相容量低、抗污染性能差的问题。
文档编号C09K8/12GK102212346SQ20111010032
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者宁军明, 尹丽, 巩兴广, 张民立, 王伟忠, 田增艳, 穆剑雷, 董殿彬, 许绍营, 马翠雪, 马运庆 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司