一种聚乙烯蜡型钻井液及其制备方法

文档序号:9484800阅读:575来源:国知局
一种聚乙烯蜡型钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油钻井的水基钻井液技术领域,涉及一种聚乙烯蜡型钻井液,本发 明还涉及该钻井液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 油基钻井液由于具有抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好及对油气层损 害程度较小等优点被广泛的应用于钻高温深井、水平井、大斜度定向井和各种复杂地层,同 时还被广泛用做解卡液、射孔完井液和修井液等。然而,油基钻井液由于成本高,对生态环 境产生严重影响,从而大大限制了油基钻井液的推广应用。
[0003] 近年来微乳液、纳米乳液技术在钻井液完井液、油基钻井液滤饼清除、固井隔 离液、油气井污染修复、清防蜡、防垢、改善压裂效果等方面显出明显效果,可以有效的 改善油基钻井液的缺点,因此引起了众多石油工作者广泛的关注和浓厚的兴趣。在国 外,Halliburton、EnergyServicesInc、BJServicesCompany、BakerHughes、CESI Chemical、SchlumbergerTechnologyCorporation、意大利ENI集团等已先期开展了室内 研究,部分技术已进行了现场应用试验。国内也已开展了相应的研究,例如,以石蜡为油相 制备的0/W型微纳米乳液由于其细小的粒径,良好的稳定性,被作为钻井液处理剂广泛应 用。研究结果表明,纳米乳化石蜡前期用作钻井液处理剂不仅改善了钻井过程中的抑制性、 润滑性等性能,提高了机械钻速,而且试验井的日产油也有所增加。2009年,江苏油田在水 平井中成功试用了乳化石蜡,钻井和完井作业顺利,与邻近水平井相比,应用井钻井周期平 均缩短83小时,平均机械钻速提高22. 3%,初期日产油是邻井的2~4倍,取得了良好的应 用效果。
[0004] 陕北油田主要的产油层为延安组与延长组,其储层特性为低孔超低渗油层,同时 有微裂缝、裂缝发育,因此在钻井的过程中易出现井壁垮塌、井漏等现象,对钻井质量及钻 井周期有较大影响。近年来,随着延长油田定向井,尤其是水平井数量的增加,对钻井液提 出更高的要求,摩阻控制、井眼净化、井壁稳定、防漏堵漏及保护储层五个方面的问题更为 突出。目前使用的聚合物钻井液体系难以满足其钻井的发展需要,因此开发新型聚乙烯蜡 微乳液钻井液体系具有重要的意义。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种聚乙烯蜡型钻井液,解决现有技术中使用钻井液在钻 井过程中因地层水化和微裂缝发育引起的井蚀、井涌、井喷、井塌、井漏问题,本发明的另一 个目的是提供该钻井液的制备方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是,一种聚乙烯蜡型钻井液,其特征在于,按质量百分比 由以下组分组成:30%~40%的钠基膨润土、3%~5%的氢氧化钠、10%~12%的钻井液 用聚乙烯蜡微乳液、8%~10%的钻井液用包被剂、8%~10%的钻井液用降粘剂、其余为 水,以上各组分的质量之和为100%。
[0007] 本发明的特点还在于,
[0008] 钻井液用包被剂为两性离子聚合物强包被剂,钻井液用降粘剂为两性离子聚合物 降粘剂。
[0009] 钻井液用聚乙烯蜡微乳液,按质量百分比由以下组分组成:20%~30%的聚乙烯 蜡、15%~25%的乳化剂、45%~55%的水,以上各组分的质量之和为100%。
[0010] 乳化剂为表面活性剂SpanSO和0P-6组成的复配乳化剂,该复配乳化剂的亲水亲 油平衡值为10~11。
[0011] 本发明所采用的另一技术方案是,上述一种聚乙烯蜡型钻井液的制备方法,具体 包括以下步骤:
[0012] 第一步:钻井液用聚乙烯蜡微乳液的制备:
[0013] 步骤1),按照质量百分比,分别称取20%~30%的聚乙烯蜡、15%~25%的乳化 剂、45%~55%的水,以上各组分的质量之和为100% ;
[0014] 步骤2):先将聚乙烯蜡置于烧瓶中,加热至120°C~140°C,使聚乙烯蜡完全融化, 获得熔融聚乙烯蜡;
[0015] 步骤3):保持烧瓶温度为120°C~140°C,在750r/min~1250r/min的搅拌速度 下对第二步获得的熔融聚乙烯蜡进行搅拌,并在搅拌的同时向所述的熔融聚乙烯蜡中加入 第一步中称取的乳化剂,进行乳化反应20min~40min,获得乳化聚乙烯蜡;
[0016] 步骤4):保持烧瓶温度为120°C~140°C,并将水加热至85°C~95°C,再将加热后 的水加入第三步获得的乳化聚乙烯蜡中,然后停止加热烧瓶,并在750r/min~1250r/min 的搅拌速度下继续搅拌至烧瓶内容物温度为25 °C,即获得钻井液用聚乙烯蜡微乳液;
[0017] 弟二步:聚乙稀錯型钻井液的制备:
[0018] 步骤1),按照质量百分比,分别称取30%~40%的钠膨润土、3%~5%的氢氧化 钠、10%~12%的钻井液用聚乙烯蜡微乳液、8%~10%的钻井液用包被剂、8%~10%的 钻井液用降粘剂、其余为水,以上各组分的质量之和为100% ;
[0019] 步骤2):先量取水置于反应容器中,在500r/min~1000r/min的搅拌速度下向反 应器中加入钠膨润土,待加完钠膨润土后,在5000r/min~10000r/min的搅拌速度下继续 搅拌20mim~40min后,停止搅拌,获得中间产物I;
[0020] 步骤3):在25°C密封条件下放置中间产物I12h~36h,得到中间产物II;
[0021] 步骤4):密封放置完成后,继续搅拌,搅拌的同时向中间产物II中加入钻井液用 聚乙稀錯微乳液,继续搅拌l〇mim~30min后,停止搅拌并静置5~15min,得到中间产物 III;
[0022] 步骤5):继续搅拌中间产物III,搅拌的同时向中间产物III中分别加入钻井液用两 性离子聚合物强包被剂和两性离子聚合物降粘剂,继续搅拌l〇mim~30mim后,停止搅拌并 静置5mim~15min,得到中间产物IV;
[0023] 步骤6):在5000r/min~10000r/min的搅拌速度下继续搅拌中间产物IV,搅拌的 同时向中间产物IV中加入氢氧化钠,持续在5000r/min~10000r/min的搅拌速度下继续搅 拌20mim~40min,获得聚乙稀錯型钻井液。
[0024] 本发明的特点还在于,
[0025] 第一步步骤1)中水为去离子水或蒸馏水。
[0026] 第一步步骤1)中乳化剂为表面活性剂SpanSO和0P-6组成的复配乳化剂,该复配 乳化剂的亲水亲油平衡值为10~11。
[0027] 第二步步骤4)、步骤5)中的搅拌速度均为500r/min~1000r/min。
[0028] 第二步步骤1)中钻井液用包被剂为两性离子聚合物强包被剂,钻井液用降粘剂 为两性离子聚合物降粘剂。
[0029] 钻井液用两性离子聚合物强包被剂和钻井液用两性离子聚合物降粘剂均为山东 阳谷化工有限公司生产的。
[0030] 本发明的有益效果是:通过使用本发明提供的钻井液具有良好的润滑性、流变性, 可用于水平井和大位移井的钻井,也可有效地抑制地层的水化膨胀,可良好地封堵地层微 裂缝,大大降低井漏的危险,可用于微裂缝发育、易水化的地层。配伍性良好、配置工艺简 单,便于节能增效。另外,对地层污染程度低,有利于保护油气层。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0032] 实施例1 :
[0033] 第一步:钻井液用聚乙烯蜡微乳液的制备:
[0034] 步骤1),按照质量百分比,分别称取25%的聚乙烯蜡、20%的乳化剂、55%的蒸馏 水,以上各组分的质量之和为100% ;
[0035] 步骤2):先将聚乙烯蜡置于烧瓶中,加热至120°C,使聚乙烯蜡完全融化,获得熔 融聚乙烯蜡;
[0036] 步骤3):保持烧瓶温度为120°C,对第二步获得的熔融聚乙烯蜡在750r/min的搅 拌速度下进行搅拌,并在搅拌的同时向所述的熔融聚乙烯蜡中加入HLB= 10的乳化剂(加 入方法为:先以10滴/分钟的速度滴入0P-6,然后再在搅拌的同时向所述的熔融聚乙烯蜡 中以25滴/分钟的速度滴入Span-80),进行乳化反应20min,获得乳化聚乙烯蜡;
[0037]步骤4):保持烧瓶温度为120°C,将水加热至85°C,并再将加热后的水加入第三步 获得的乳化聚乙烯蜡中,然后停止加热烧瓶,并继续在750r/min的搅拌速度下进行搅拌至 烧瓶内容物温度为25 °C,即获得聚乙烯蜡微乳液-1。
[0038] 第_步:聚乙稀錯型钻井液的制备:
[0039]步骤1),按照质量百分比,分别称取30 %的钠膨润土、3 %的氢氧化钠、10 %的钻 井液用聚乙烯蜡微乳液_1、8%的钻井液用两性离子聚合物强包被剂、8%的两性离子聚合 物降粘剂、其余为水,以上各组分的质量之和为100%。
[0040] 步骤2):先量取水置于反应器中,在500r/min的搅拌速度下向反应器中加入钠膨 润土,待加完钠膨润土后,在5000r/min的搅拌速度下继续搅拌20min后,停止搅拌,获得中 间产物I;
[0041] 步骤3):在25°C密封条件下放置中间产物I12h,得到中间产物II;
[0042] 步骤4):密封放置完成后,继续在500r/min的搅拌速度下进行搅拌,搅拌的同 时向中间产物II中加入钻井液用聚乙烯蜡微乳液后,继续保持500r/min的搅拌速度搅拌 lOmin后,停止搅拌并静置5min,得到中间产物III;
[0043] 步骤5):静止过后,继续在500r/min的搅拌速度下进行搅拌,搅拌的同时向中间 产物III中分别加入钻井液用两性离子聚合物强包被剂和两性离子聚合物降粘剂,继续在 500r/min的搅拌速度下进行搅拌lOmim后,停止搅拌并静置5min,得到中间产物IV;
[0044] 步骤6):静止过后,在5000r/min的搅拌速度下继续搅拌,搅拌的同时向中间产物 IV中加入氢氧化钠,持续在5000r/min的搅拌速度下继续搅拌20min,获得一种聚乙稀錯型 钻井液-1。
[0045] 实施例2 :
[0046] 第一步:钻井液用聚乙烯蜡微乳液的制备:
[0047] 步骤1):按照质量百分比,分别称取30%的聚乙烯蜡、25%的乳化剂、45%的蒸馏 水,以上各组分的质量之和为100% ;
[0048] 步骤2):先将聚乙烯蜡置于烧瓶中,加热至130°C,使聚乙烯蜡完全融化,获得熔 融聚乙稀錯;
[0049] 步骤3):保持烧瓶温度为130°C,对第二步获得的熔融聚乙烯蜡在1000r/min的 搅拌速度下进行搅拌,并在搅拌的同时向所述的熔融聚乙烯蜡中加入HLB= 10. 5的乳化剂 (加入方法为:先以15滴/分钟的速度滴入0P-6,然后再在搅拌的同时向所述的熔融聚乙 烯蜡中以30滴/分钟的速度滴入Span-80),进行乳化反应30min,获得乳化聚乙烯蜡-2 ;
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