本发明涉及油基钻井液，尤其涉及一种超低密度油基钻井液及其制备方法。
背景技术：
：对于低压油气层的钻探和开发，较理想的钻井液为泡沫钻井液，具有较强的清除和携带岩屑能力，泡沫钻井液应用于钻井过程可提高机械钻速、减少卡钻次数、降低钻头消耗和所需功率。但是常规的水基泡沫钻井液是以水相为连续介质，依靠发泡剂的作用，通过与空气混合来降低密度形成泡沫或微泡，由于基液密度高，体系密度的降低程度受客观条件限制，特别是在一些低压深井地区，钻井液稳定性受到较大影响，而且在水敏性强的低压储层容易造成泥页岩水化膨胀，限制了该技术的应用。油基泡沫钻井技术是新兴的钻井技术，能够在超低压、高温、深井和水敏性强地层应用，可以解决常规水基泡沫钻井遇到的由于水化作用引发的井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂问题；并且易于维护，热稳定性好，是一种很有潜力的钻井方法。然而油基泡沫的稳定以及抵抗地层水污染是目前该钻井液体系面临的主要难题，难以满足钻井工艺的需求。超低密度油基钻井液在应对超低压地层及强水敏性地层时，可以解决上述难题。但长期以来，超低密度(≤0.95g/cm3)油基钻井液由于固相含量极低，其流变性与悬浮能力很难协调，要么粘度太高，流动阻力太大，钻井排量达不到净化井眼要求；要么粘度不足，封堵剂在井内低温、低流速或静态时沉降严重。因此，现有技术的超低密度油基钻井液存在密度不够低，易造成低压地层和长段破碎带地层的严重井漏等复杂情况。常规油基钻井液其配制密度最低仅能达到0.93g/cm3，低于0.93g/cm3密度的钻井液只能使用气基钻井流体，如空气、氮气、泡沫等钻井流体。所以，超低密度油基钻井液极难配制且稳定性差，难以适应低压油气井和低压页岩气井长时间钻井、完井要求。技术实现要素：本发明提供一种超低密度油基钻井液及其制备方法，密度为0.70g/cm3～0.90g/cm3，具有密度低于常规的油包水逆乳化油基钻井液、良好的乳化稳定性和流变性、高温高压滤失量小、抗水、土、盐、水基钻井液及水泥浆污染性能强等特点、对泥页岩有强抑制性，携砂和承压能力强，利于井眼清洁和提高机械钻速，具有明显的防漏效果，能有效解决低压地层和长段破碎带地层的严重井漏难题，尤其适合应用于低压油气藏、衰竭、水敏性地层，以降低作业压差，防止产层井漏污染油气层，提高油气藏采收率。为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：一种超低密度油基钻井液，其特征在于，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：(1)基础油：80.00％—95.00％；(2)密度减轻剂：0.00％—25.00％；(3)悬浮稳定剂：0.00％—0.50％；(4)乳化剂：2.00％—3.50％；(5)增粘剂：0.50％—4.00％；(6)降滤失剂：3.00％—6.00％；(7)流型调节剂：0.00％—0.50％；(8)碱度调节剂：2.00％—3.00％；(9)氯化钙水溶液：2.00％—10.00％；所述基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置0.5h～1h；在温度30～40℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在2h～3h。其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为30～40:10～20:50～60:5～10:2～4；其中，闪点提高剂为薄荷醇、蒎烯、柠檬醛、柠檬醇的一种或多种；所述的密度减轻剂是由中空玻璃微珠、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙按照3～4:0.5～1:0.5～1的比例混合制成；所述悬浮稳定剂为失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯中的一种或多种；所述的乳化剂为长链烷基脂肪酸聚酰胺类非离子表面活性剂，或长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂；所述的增粘剂为聚酰胺树脂、有机蒙脱石、有机膨润土的一种或多种；所述的降滤失剂为腐殖酸酰胺、油溶性树脂、磺化沥青、改性磺化沥青中的一种或多种；所述的流型调节剂为环氧树脂、烷氧基化脂肪胺、聚氧乙烯醚二胺中的一种或多种；所述的碱度调节剂为氧化镁，或氧化钙；所述氯化钙水溶液的质量浓度为20.00％～35.00％。一种超低密度油基钻井液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、基础油的准备：3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置0.5h～1h；在温度30～40℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在2h～3h，加入完成后制成；b、在高速搅拌的条件下，将乳化剂、流型调节剂加入基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；c、维持高速搅拌的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；d、维持高速搅拌的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀；e、在低速搅拌的条件下，利用混合漏斗进行真空抽吸，将密度减轻剂和悬浮稳定剂加入到体系中，继续搅拌，使体系混合均匀。所述高速搅拌的搅拌速度为8000～12000r/min，所述低速搅拌的搅拌速度为100～300r/min。本发明的有益效果是：1、最低密度可达0.70g/cm3，高温高压滤失量≤6mL，AV(表示表观粘度)为14-30mPa.s，PV(表示塑性粘度)为10-24mPa.s，YP(表示动切力)为3-10Pa，(表示在6rpm转速下粘度计的读值)为2-10，(表示在3rpm转速下粘度计的读值)为1-8。使用常规的柴油或白油配制时，配制的油基钻井液最低密度仅为0.90g/cm3；但在使用基础油、不加入密度减轻剂的情况下，可获得0.85～0.90g/cm3的低密度钻井液；在使用基础油、加入密度减轻剂的情况下，同时加入悬浮稳定剂、流型调节剂，可获得最低密度0.70g/cm3的钻井液；从而密度范围可达0.70g/cm3～0.90g/cm3。2、通过基础油的配方选择和制备方法设定，可以为钻井液的配制提供低密度的基础油，基础油的密度为0.78-0.80g/cm3，闭口闪点≥60℃。同时，引入油溶性气相纳米二氧化硅和闪点提高剂，在低密度的基础上，提高基础油的紫外线、可见光及红外线反射能力，明显降低软团聚程度，并且能有效提高表面张力，降低挥发性，提高闪点。3、超低密度油基钻井液的特点在于密度低，在这种情况下，通常钻井液会出现：①表观粘度低，低于10mPa·s；动切力低，低于3Pa的情况；导致钻井液缺乏悬浮稳定性，无法携带钻井过程中产生的岩屑；②HTHP滤失量高，高于10mL，甚至高于20mL，导致钻井液在井下损失大，同时污染地层和油气储层；综合①②两个问题，需提高粘度，同时降低HTHP；③加入密度减轻剂的时候，易出现密度减轻剂团聚，导致钻井液整体出现粘度过高，甚至胶凝的现象，从而失去流动性；针对此，本发明采用了在中空玻璃微球中混入纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙的方法，减少密度减轻剂的破碎现象，相比于现有技术加入有机聚合物的方法，不会引起密度提高；再次，本发明采用在体系中加入悬浮稳定剂和流变调节剂的方法，解决了上述①②③的问题，防止密度减轻剂团聚，改善钻井液的流动性。4、本发明配制的超低密度油基钻井液，密度为0.70g/cm3～0.90g/cm3，具有良好的乳化稳定性和流变性、高温高压滤失量小、抗水、土、盐、水基钻井液及水泥浆污染性能强等特点、对泥页岩有强抑制性，携砂和承压能力强，利于井眼清洁和提高机械钻速，具有明显的防漏效果，能有效解决低压地层和长段破碎带地层的严重井漏难题，对于低压油气藏、衰竭、水敏性地层有着广泛的应用前景。具体实施方式按照上述方法和组分设置，分别取不同的配方量完成钻井液的制备。其中，前两组试验不加密度减轻剂。实施例一一种超低密度油基钻井液，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：基础油95.00％；密度减轻剂0.00％；悬浮稳定剂0.00％；乳化剂2.00％；增粘剂0.50％；降滤失剂5.00％；流型调节剂0.00％；碱度调节剂2.00％；氯化钙水溶液2.00％；其中，基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置1h；在温度30℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在2h，其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为30:10:60:5:2；其中，闪点提高剂为薄荷醇。乳化剂为长链烷基脂肪酸聚酰胺类非离子表面活性剂；增粘剂为聚酰胺树脂；降滤失剂为腐殖酸酰胺；碱度调节剂为氧化镁。氯化钙水溶液的质量浓度为20.00％。准备好基础油后，在高速搅拌8000r/min条件下，将乳化剂加入到基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌8000r/min的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌8000r/min的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀，获得低密度钻井液。实施例二一种超低密度油基钻井液，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：基础油90.00％；密度减轻剂0.00％；悬浮稳定剂0.20％；乳化剂3.50％；增粘剂1.00％；降滤失剂4.00％；流型调节剂0.00％；碱度调节剂3.00％；氯化钙水溶液5.00％；其中，基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置1h；在温度30℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在3h，其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为40:15:50:10:4；其中，闪点提高剂为蒎烯。乳化剂为长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂；增粘剂为有机蒙脱石；降滤失剂为油溶性树脂；碱度调节剂为氧化钙。氯化钙水溶液的质量浓度为25.00％。准备好基础油后，在高速搅拌10000r/min条件下，将乳化剂加入到基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌10000r/min的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌10000r/min的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀；在低速搅拌200r/min的条件下，利用混合漏斗进行真空抽吸，将悬浮稳定剂加入到体系中，继续搅拌，使体系混合均匀，获得低密度钻井液。实施例三一种超低密度油基钻井液，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：基础油90.00％；密度减轻剂5.00％；悬浮稳定剂0.20％；乳化剂3.00％；增粘剂4.00％；降滤失剂3.00％；流型调节剂0.20％；碱度调节剂2.00％；氯化钙水溶液5.00％；其中，基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置0.5h；在温度40℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在2h，其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为35:20:60:6:3；其中，闪点提高剂为柠檬醛。密度减轻剂是由中空玻璃微珠、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙按照3:0.5:0.5的比例混合制成。悬浮稳定剂为失水山梨醇单油酸酯。乳化剂为长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂；增粘剂为有机膨润土；降滤失剂为磺化沥青；碱度调节剂为氧化钙。氯化钙水溶液的质量浓度为30.00％。准备好基础油后，在高速搅拌10000r/min条件下，将乳化剂加入到基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌10000r/min的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌10000r/min的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀；在低速搅拌100r/min的条件下，利用混合漏斗进行真空抽吸，将密度减轻剂和悬浮稳定剂加入到体系中，继续搅拌，使体系混合均匀，获得低密度钻井液。实施例四一种超低密度油基钻井液，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：基础油85.00％；密度减轻剂15.00％；悬浮稳定剂0.50％；乳化剂2.00％；增粘剂3.00％；降滤失剂3.00％；流型调节剂0.50％；碱度调节剂2.50％；氯化钙水溶液10.00％；其中，基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置0.6h；在温度35℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在2.5h，其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为30:15:55:8:2；其中，闪点提高剂为柠檬醇。密度减轻剂是由中空玻璃微珠、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙按照4:0.6:1的比例混合制成。悬浮稳定剂为失水山梨醇单硬脂酸酯和失水山梨醇单棕榈酸酯的混合物。乳化剂为长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂；增粘剂为有机蒙脱石和有机膨润土的混合物；降滤失剂为改性磺化沥青；碱度调节剂为氧化镁。氯化钙水溶液的质量浓度为35.00％。准备好基础油后，在高速搅拌12000r/min条件下，将乳化剂加入到基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌12000r/min的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌12000r/min的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀；在低速搅拌200r/min的条件下，利用混合漏斗进行真空抽吸，将密度减轻剂和悬浮稳定剂加入到体系中，继续搅拌，使体系混合均匀，获得低密度钻井液。实施例五一种超低密度油基钻井液，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：基础油80.00％；密度减轻剂20.00％；悬浮稳定剂0.40％；乳化剂2.50％；增粘剂2.50％；降滤失剂4.50％；流型调节剂0.40％；碱度调节剂2.50％；氯化钙水溶液5.00％；其中，基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置1h；在温度30℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在2h，其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为40:12:58:5:3；其中，闪点提高剂为柠檬醇。密度减轻剂是由中空玻璃微珠、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙按照3.5:0.8:0.6的比例混合制成。悬浮稳定剂为失水山梨醇单月桂酸酯。乳化剂为长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂；增粘剂为有机蒙脱石和有机膨润土的混合物；降滤失剂为改性磺化沥青；碱度调节剂为氧化镁。氯化钙水溶液的质量浓度为35.00％。准备好基础油后，在高速搅拌12000r/min条件下，将乳化剂加入到基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌12000r/min的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌12000r/min的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀，在低速搅拌300r/min的条件下，利用混合漏斗进行真空抽吸，将密度减轻剂和悬浮稳定剂加入到体系中，继续搅拌，使体系混合均匀，获得低密度钻井液。实施例六一种超低密度油基钻井液，由以下原材料组分按照重量和为百分百配制而成：基础油85.00％；密度减轻剂25.00％；悬浮稳定剂0.30％；乳化剂2.50％；增粘剂1.50％；降滤失剂6.00％；流型调节剂0.50％；碱度调节剂2.00％；氯化钙水溶液8.00％；其中，基础油是由3#白油、5#白油、天然气制油混合后，再在搅拌状态加入闪点提高剂，静置1h；在温度30℃下低速搅拌，利用混合漏斗进行真空抽吸，缓慢加入油溶性气相纳米二氧化硅，边搅拌边加入，加入过程控制在3h，其中3#白油、5#白油、天然气制油、油溶性气相纳米二氧化硅、闪点提高剂的用量比例为40:12:58:5:3；其中，闪点提高剂为柠檬醇。密度减轻剂是由中空玻璃微珠、纳米三氧化二铝、纳米碳酸钙按照4:1:0.5的比例混合制成。悬浮稳定剂为失水山梨醇单月桂酸酯。乳化剂为长链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂；增粘剂为有机蒙脱石和有机膨润土的混合物；降滤失剂为改性磺化沥青；碱度调节剂为氧化镁。氯化钙水溶液的质量浓度为20.00％。准备好基础油后，在高速搅拌10000r/min条件下，将乳化剂加入到基础油中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌10000r/min的条件下，将碱度调节剂及氯化钙水溶液加入上述体系中，继续搅拌，使体系混合均匀；维持高速搅拌10000r/min的条件下，再加入增粘剂、降滤失剂，继续搅拌，使体系混合均匀，在低速搅拌100r/min的条件下，利用混合漏斗进行真空抽吸，将密度减轻剂和悬浮稳定剂加入到体系中，继续搅拌，使体系混合均匀，获得低密度钻井液。对实施例一到六的钻井液进行测试，结果如下：(一)密度：实施例一实施例二实施例三实施例四实施例五实施例六0.90g/cm30.87g/cm30.82g/cm30.79g/cm30.76g/cm30.70g/cm3(二)流变性、稳定性及抗温性能：在经过180℃*16h老化后，关键参数表观粘度AV较低且稳定、动切力YP较高、破乳电压ES高、HTHP低于10mL，说明该超低密度油基钻井液具有良好的抗高温稳定性和流变性，滤失量低。(三)抗土侵性能：每组实施例分别取两份，其中一份加入5％的钙土模拟抗土侵实验，并测试。其中，实施例二、四、五测试结果如下：在经过180℃*16h老化后，加样浆相较于未加样浆表观粘度变化不大，API滤失量和HTHP滤失量无突变增大的现象，说明该超低密度油基钻井液具有良好的抗土侵性能。(四)抗盐水性能：每组实施例分别取两份，其中一份加入10％的纯度25％氯化钠盐水模拟抗水侵实验，并测试。其中，实施例一、三、六测试结果如下：在经过180℃*16h老化后，加样浆相较于未加样浆表观粘度变化不大，API滤失量和HTHP滤失量无突变增大的现象，说明该超低密度油基钻井液具有良好的抗盐水侵性能。(五)抑制性：测试实施例的二次回收率和膨胀率。实施例一到六的二次回收率都在96％～99.5％之间，膨胀率在1.02％～1.14％之间，说明其具有良好的抑制性。本发明同时对实施例的抗水基钻井液性能、抗水泥污染性能、抗石膏污染性能等均进行了测试，测试结果表明，本发明获得的超低密度钻井液具有良好的抗水基钻井液性能、抗水泥污染性能和抗石膏污染性能。本发明配制的超低密度油基钻井液，密度为0.70g/cm3～0.90g/cm3，具有密度低于常规的油包水逆乳化油基钻井液、良好的乳化稳定性和流变性、高温高压滤失量小、抗水、土、盐、水基钻井液及水泥浆污染性能强等特点、对泥页岩有强抑制性，携砂和承压能力强，利于井眼清洁和提高机械钻速，具有明显的防漏效果，能有效解决低压地层和长段破碎带地层的严重井漏难题，尤其适合应用于低压油气藏、衰竭、水敏性地层，以降低作业压差，防止产层井漏污染油气层，提高油气藏采收率。在实际应用时，技术人员可根据应用需求，在超低密度油基钻井液的基础上加入加重剂，即可很容易获得0.9-0.93g/cm3密度范围的油基钻井液。当前第1页1 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