专利名称：一种钻井液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及石油工业的油气田钻井技术领域，特别是涉及一种钻井液及其制备方法。
背景技术：
井壁失稳，是石油钻井过程中普遍存在并一直困扰石油工业界的一个大问题。井 壁失稳包括井壁垮塌、井漏等。据保守估计，井壁失稳每年会给世界石油工业造成5-6亿 美元的损失。由于钻井工程是涉及到复杂的、千变万化的地质结构的地下工程，施工中引发的 井壁失稳还会诱发其它井下事故，因此井壁失稳受到国内外石油钻井的关注，也是国内外 钻井一直坚持不懈努力攻关的重要内容。长期以来，我国石油工作者在钻井过程中经常遇到井壁失稳问题。特别是自二十 世纪80年代以来，随着勘探领域向新区扩展，钻井在更复杂的地层中进行，井壁失稳也日 益严重。例如，在钻井过程中，盐膏层井壁垮塌掉块是经常遇到的井下复杂情况，严重影响 钻井的速度、井身质量及作业成本。部分新探区还会因为井壁失稳无法钻达目的层，延误勘 探开发速度，影响勘探综合经济效益，因此井壁稳定研究一直是石油工作者研究的重点。目前，国内外先后研制了一些防塌钻井液，包括聚合醇防塌钻井液、硅酸盐钻井 液、有机硅钻井液等。但这些钻井液存在以下不足(1)适用地层单一。一种钻井液只适用于一种地层，如砂岩地层、泥页岩地层或盐 膏岩地层等，不具有广谱型，即不适用于多种岩性地层；(2)防塌性能单一。只对易分散或只对易垮塌地层有防塌效果，不具有对易分散和 易垮塌地层同时防塌效果；(3)作用单一。只有防塌作用而不具有防漏作用，或只有防漏作用而不具有防塌作用。综上所述，现有的钻井液的性能单一，不能有效防止井壁失稳的情况。
发明内容
本发明提供了一种钻井液。该钻井液适用于复杂地层，同时兼具防塌防漏的功能， 且对易分散和易垮塌地层都有防塌效果。本发明还提供了一种制备钻井液的方法。该方法制备出的钻井液适用于复杂地 层，同时兼具防塌防漏的功能，且对易分散和易垮塌地层都有防塌效果。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明公开了一种钻井液，该钻井液的组成为N毫升的水，N为正数；0. 002N-0. 005N 克的无水碳酸钠 Na2CO3 ；0. 04N克的钻井液用膨润土 ；
0. 003N-0. 006N 克的包被剂；0. 015N-0. 02N 克的增粘剂；0. 01N-0. 02N克的降滤失剂；0. 015N-0. 03N 克的防塌剂；
0. 02N-0. 03N 克的润滑剂；0. 01N-0. 015N 克的分散剂；0. 05N-0. 08N克的刚性架桥剂；以及0. 08N-0. 15N克的刚性填充剂。本发明还公开了一种制备钻井液的方法，该方法包括在N毫升水中边搅拌边加入0. 002N-0. 005N克的无水碳酸钠Na2CO3和0. 04N克的 钻井液用膨润土，继续搅拌第一预设时间后，静置第二预设时间，得到基浆；在基浆中边搅拌边加入0. 003N-0. 006N克的包被剂、0. 015N-0. 02N克的增粘 剂、0. 01N-0. 02N克的降滤失剂、0. 015N-0. 03N克的防塌剂、0. 02N-0. 03N克的润滑剂、 0. 01N-0. 015N克的分散剂、0. 05N-0. 08N克的刚性架桥剂以及0. 08N-0. 15N克的刚性填充 剂，得到钻井液。根据本发明的方案所得到的钻井液适用于复杂的地层，同时兼具防塌防漏的功 能，且对易分散和易垮塌地层都有防塌效果。
图1是本发明实施例一种制备钻井液的方法的流程图。
具体实施例方式本发明中提供的钻井液的组成为N毫升的水，N为正数；0. 002N-0. 005N克的无水 碳酸钠Na2CO3 ；0. 04N克的钻井液用膨润土 ；0. 003N-0. 006N克的包被剂；0. 015N-0. 02N克 的增粘剂；0. 01N-0. 02N克的降滤失剂；0. 015N-0. 03N克的防塌剂；0. 02N-0. 03N克的润滑 剂；0. 01N-0. 015N克的分散剂；0. 05N-0. 08N克的刚性架桥剂；以及0. 08N-0. 15N克的刚性 填充剂。该钻井液的制备方法如图1所示。图1是本发明实施例一种制备钻井液的方法的流程图。如图1所示，该方法包括步骤101，在N毫升水中边搅拌边加入0. 002N-0. 005N克的无水碳酸钠Na2CO3和 0. 04N克的钻井液用膨润土，继续搅拌第一预设时间后，静置第二预设时间，得到基浆。在本发明的一个实施例中，第一预设时间取16小时以上，第二预设时间取24小 时。步骤102，在基浆中边搅拌边加入0. 003N-0. 006N克的包被剂、0. 015N-0. 02N克的 增粘剂、0. 01N-0. 02N克的降滤失剂、0. 015N-0. 03N克的防塌剂、0. 02N-0. 03N克的润滑剂、 0. 01N-0. 015N克的分散剂、0. 05N-0. 08N克的刚性架桥剂以及0. 08N-0. 15N克的刚性填充 剂，得到钻井液。在本发明中，包被剂可以选择以下处理剂中的一种或两种天然高分子包被剂 IND30、高粘聚阴离子纤维素PAC-HV、丙烯酸类多元共聚物HXB、聚丙烯酸钾K-PAM、丙烯酰 胺类多元共聚物Coater-IO ；
增粘剂可以选择以下处理剂中的一种或两种高粘羧甲基纤维素CMC-HV、生物聚 合物XC、生物聚合物接枝改性物GEL30、羟乙基纤维素HEC、生物聚合物共聚物HF-I ；降滤失剂可以选择以下处理剂中的一种或两种中粘羧甲基纤维素CMC-MV、低粘 羧甲基纤维素CMC-LV、羧甲基淀粉CMS、磺甲基酚醛树脂SMP、腐殖酸钾0SAM-K、丙烯腈类共 聚物JHG-I ；防塌剂可以选择以下处理剂中的一种或两种聚合醇JLX、聚合醇PE-1、固体聚合 醇PGCS-I、磺化浙青FT-I、阳离子乳化浙青PC-I、氧化浙青GL-I、无荧光白浙青NFA-25 ；润滑剂可以选择以下处理剂中的一种或两种无毒润滑剂FXRH、油墨RH-3、万能 防锈润滑剂HXR、植物油类改性润滑剂CX-3 ；分散剂可以选择以下处理剂中的一种或两种十二烷基苯磺酸钠ABS、辛基酚聚 氧乙烯醚0P-10、烷基酚聚氧乙烯醚0P-15、失水山梨醇酯SP80 ；刚性架桥剂可以选择以下处理剂中的一种或两种米糠、锯末、玉米芯、棉籽壳；刚性填充剂可以选择以下处理剂中的一种或两种油溶性树脂、核桃壳、植物纤维。为了使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下列举具体实施例对本发明的技术 方案进一步说明书。实施例一(1. 1)制备基浆在N毫升水中，边搅拌边加入0. 003N克的无水碳酸钠Na2CO3和 0. 04N克的钻井液用膨润土，继续搅拌16小时以上后，再静置24小时；(1. 2)在基浆中，边搅拌边按以下加量加入各类处理剂包被剂0. 003N克的天然高分子包被剂IND30 ；增粘剂0. 015N克的生物聚合物接枝改性物GEL30 ；降滤失剂0. OlN克的中粘羧甲基纤维素CMC-MV ；防塌剂0. 015N克的聚合醇PE-I
润滑剂0. 02N克的无毒润滑剂FXRH ；分散剂0. OlN克的十二烷基苯磺酸钠ABS 刚性架桥剂为0.05N克的米糠刚性填充剂为0. 08N克的油溶性树脂。本实施例一中，如果N取100，则具体为在步骤(1. 1)中，在IOOml的水中加入了 0. 3克的无水碳酸钠Na2C0jn4克的钻井液用膨润土 ；在步骤(1. 2)中，在基浆中加入了 0. 3 克的IND30U. 5克的GEL30U克的CMC-MVU. 5克的PE-U2克的FXRH、1克的ABS,5克的 米糠和8克的油溶性树脂。实施例二(2. 1)制备基浆在N毫升水中，边搅拌边加入0. 003N克的无水碳酸钠Na2C03和 0. 04克的钻井液用膨润土，继续搅拌16小时以上后，再静置24小时；(2. 2)在基浆中，边搅拌边按以下加量加入各类处理剂包被剂0. 0045N克的高粘聚阴离子纤维素PAC-HV ；增粘剂0. 018N克的高粘羧甲基纤维素CMC-HV 降滤失剂0. 015N克的羧甲基淀粉CMS ；
防塌剂0. 015N克的聚合醇JLX和0. 008N克的阳离子乳化浙青PC-I 润滑剂0. 025N克的油墨RH-3 分散剂0. 013N克的辛基酚聚氧乙烯醚0P-10 ；刚性架桥剂0. 065N克的棉籽壳；刚性填充剂0. 115N克的核桃壳。本实施例二中，如果N取100，则具体为在步骤(2. 1)中，在IOOmL的水中加入了 0. 3克的无水碳酸钠Na2C03和4克的钻井液用膨润土 ；在步骤(2. 2)中，在基浆中加入了 0. 45克的PAC-HV、1. 8克的CMC-HV、1. 5克的羧甲基淀粉CMS、1. 5克的JLX和0. 8克的阳离 子乳化浙青PC_1、2. 5克的油墨RH-3U. 3克的0Ρ_10、6· 5Ν克的棉籽壳，以及11. 5克的核桃壳。实施例三(3. 1)制备基浆在N毫升水中，边搅拌边加入0. 002Ν-0. 005Ν克的无水碳酸钠 Na2C03和0. 04克的钻井液用膨润土，继续搅拌16小时以上后，再静置24小时；(3. 2)在基浆中，边搅拌边按以下加量加入各类处理剂包被剂0. 006N克的丙烯酰胺类多元共聚物Coater-IO ；增粘剂0. 02N克的高粘羧甲基纤维素CMC-HV ；降滤失剂以0. 02N克的磺甲基酚醛树脂SMP ；防塌剂0. OlN克的磺化浙青FT-I和0. 02N克的无荧光白浙青NFA-25 ；润滑剂0. 03N克的植物油类改性润滑剂CX-3 ；分散剂0. 015N克的失水山梨醇酯SP80 ；刚性架桥剂0. 04N克的锯末和0. 04N克的玉米芯；刚性填充剂0. IN克的核桃壳和0. 05N克植物纤维。本实施例三中，如果N取100，则具体为在步骤(3. 1)中，在IOOml的水中加入了 0. 2-0. 5克的无水碳酸钠Na2CO3和4克的钻井液用膨润土；在步骤(3. 2)中，在基浆中加入 了 0. 6克的Coater-10、2克的CMS、2克的SMP、1克的FT-1和2克的无荧光白浙青NFA-25、 3克的CX-3、1. 5克的SP80、4克的锯末和4克的玉米芯、10克的核桃壳和5克植物纤维。性能评价对上述三个实施例中所得到的钻井液进行性能评价。1、钻井液流变性能评价室温下，量取400ml本发明实施例所提供的钻井液作为样品，按BG/ T16783. 1-2006的规定，在六速旋转粘度计上测定样品溶液在600转/每分钟和300转/每 分钟转速下的稳定读数，以及静置10秒和10分钟时的3转/分钟的最大读数，根据如下的 公式(1)-(3)进行计算PV= Φ 600-Φ 300(1)YP = 0· 511 X ( Φ 300_PV)(2)Glos = Φ 3maxl0s/2, G10min = Φ 3maxl0min/2(3)其中，PV为塑性粘度，单位是mPa · s ；φ_、φ 3οο分别是600转/每分钟和300转/每分钟转速下的稳定读数；YP是动切力，单位是Pa ；
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φ 3maxl0s和Φ 3maxl(lmin分别是静置10秒和10分钟后，3转/每分钟时的读数的最大 值；Glos和Gltlmin分别是10秒和10分钟的静切力，单位为Pa。根据上述实验条件得到钻井液流变性能如表1所示
权利要求
一种钻井液，其特征在于，该钻井液的组成为N毫升的水，N为正数；0.002N 0.005N克的无水碳酸钠Na2CO3；0.04N克的钻井液用膨润土；0.003N 0.006N克的包被剂；0.015N 0.02N克的增粘剂；0.01N 0.02N克的降滤失剂；0.015N 0.03N克的防塌剂；0.02N 0.03N克的润滑剂；0.01N 0.015N克的分散剂；0.05N 0.08N克的刚性架桥剂；以及0.08N 0.15N克的刚性填充剂。
2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述包被剂为以下处理剂中的一种或两种天然高分子包被剂IND30、高粘聚阴离 子纤维素PAC-HV、丙烯酸类多元共聚物HXB、聚丙烯酸钾K-PAM、丙烯酰胺类多元共聚物 Coater-IO ； 和/或，所述增粘剂为以下处理剂中的一种或两种高粘羧甲基纤维素CMC-HV、生物聚合物 XC、生物聚合物接枝改性物GEL30、羟乙基纤维素HEC、生物聚合物共聚物HF-I ； 和/或，所述降滤失剂为以下处理剂中的一种或两种中粘羧甲基纤维素CMC-MV、低粘羧甲基 纤维素CMC-LV、羧甲基淀粉CMS、磺甲基酚醛树脂SMP、腐殖酸钾0SAM-K、丙烯腈类共聚物 JHG-I ；和/或，所述防塌剂为以下处理剂中的一种或两种聚合醇JLX、聚合醇PE-1、固体聚合醇 PGCS-I、磺化浙青FT-I、阳离子乳化浙青PC-I、氧化浙青GL-I、无荧光白浙青NFA-25 ； 和/或，所述润滑剂为以下处理剂中的一种或两种无毒润滑剂FXRH、油墨RH-3、万能防锈润 滑剂HXR、植物油类改性润滑剂CX-3 ； 和/或，所述分散剂为以下处理剂中的一种或两种十二烷基苯磺酸钠ABS、辛基酚聚氧乙烯 醚0P-10、烷基酚聚氧乙烯醚0P-15、失水山梨醇酯SP80 ； 和/或，所述刚性架桥剂为以下处理剂中的一种或两种米糠、锯末、玉米芯、棉籽壳； 和/或，所述刚性填充剂为以下处理剂中的一种或两种油溶性树脂、核桃壳、植物纤维。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液，其特征在于，该钻井液的组成中 无水碳酸钠Na2CO3为0. 003N克；包被剂为0. 003N克的天然高分子包被剂IND30 ；增粘剂为0. 015N克的生物聚合物接枝改性物GEL30 ； 降滤失剂为0. OlN克的中粘羧甲基纤维素CMC-MV ； 防塌剂为0. 015N克的聚合醇PE-I ； 润滑剂为0. 02N克的无毒润滑剂FXRH ； 分散剂为0. OlN克的十二烷基苯磺酸钠ABS ； 刚性架桥剂为0. 05N克的米糠； 刚性填充剂为0. 08N克的油溶性树脂。
4.根据权利要求1或2所述的钻井液，其特征在于，该钻井液的组成中 无水碳酸钠Na2CO3为0. 003N克；包被剂为0. 0045N克的高粘聚阴离子纤维素PAC-HV ； 增粘剂为0. 018N克的高粘羧甲基纤维素CMC-HV ； 降滤失剂为0. 015N克的羧甲基淀粉CMS ；防塌剂为0. 015N克的聚合醇JLX和0. 008N克的阳离子乳化浙青PC-I ；润滑剂为0. 025N克的油墨RH-3 ；分散剂为0. 013N克的辛基酚聚氧乙烯醚0P-10 ；刚性架桥剂为0. 065N克的棉籽壳；刚性填充剂为0. 115N克的核桃壳。
5.根据权利要求1或2所述的钻井液，其特征在于，该钻井液的组成中 包被剂为0. 006N克的丙烯酰胺类多元共聚物Coater-IO ；增粘剂为0. 02N克的高粘羧甲基纤维素CMC-HV ； 降滤失剂为以0. 02N克的磺甲基酚醛树脂SMP ；防塌剂为0. OlN克的磺化浙青FT-I和0. 02N克的无荧光白浙青NFA-25 ；润滑剂为0. 03N克的植物油类改性润滑剂CX-3 ；分散剂为0. 015N克的失水山梨醇酯SP80 ；刚性架桥剂为0. 04N克的锯末和0. 04N克的玉米芯；刚性填充剂为0. IN克的核桃壳和0. 05N克植物纤维。
6.一种制备钻井液的方法，其特征在于，该方法包括在N毫升水中边搅拌边加入0. 002N-0. 005N克的无水碳酸钠Na2CO3和0. 04N克的钻井 液用膨润土，继续搅拌第一预设时间后，静置第二预设时间，得到基浆；在基浆中边搅拌边加入0. 003N-0. 006N克的包被剂、0. 015N-0. 02N克的增粘剂、 0. 01N-0. 02N克的降滤失剂、0. 015N-0. 03N克的防塌剂、0. 02N-0. 03N克的润滑剂、 0. 01N-0. 015N克的分散剂、0. 05N-0. 08N克的刚性架桥剂以及0. 08N-0. 15N克的刚性填充 剂，得到钻井液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述包被剂为以下处理剂中的一种或两种天然高分子包被剂IND30、高粘聚阴离 子纤维素PAC-HV、丙烯酸类多元共聚物HXB、聚丙烯酸钾K-PAM、丙烯酰胺类多元共聚物 Coater-IO ； 和/或，所述增粘剂为以下处理剂中的一种或两种高粘羧甲基纤维素CMC-HV、生物聚合物XC、生物聚合物接枝改性物GEL30、羟乙基纤维素HEC、生物聚合物共聚物HF-I ； 和/或，所述降滤失剂为以下处理剂中的一种或两种中粘羧甲基纤维素CMC-MV、低粘羧甲基 纤维素CMC-LV、羧甲基淀粉CMS、磺甲基酚醛树脂SMP、腐殖酸钾0SAM-K、丙烯腈类共聚物 JHG-I ；和/或，所述防塌剂为以下处理剂中的一种或两种聚合醇JLX、聚合醇PE-1、固体聚合醇 PGCS-I、磺化浙青FT-I、阳离子乳化浙青PC-I、氧化浙青GL-I、无荧光白浙青NFA-25 ； 和/或，所述润滑剂为以下处理剂中的一种或两种无毒润滑剂FXRH、油墨RH-3、万能防锈润 滑剂HXR、植物油类改性润滑剂CX-3 ； 和/或，所述分散剂为以下处理剂中的一种或两种十二烷基苯磺酸钠ABS、辛基酚聚氧乙烯 醚0P-10、烷基酚聚氧乙烯醚0P-15、失水山梨醇酯SP80 ； 和/或，所述刚性架桥剂为以下处理剂中的一种或两种米糠、锯末、玉米芯、棉籽壳； 和/或，所述刚性填充剂为以下处理剂中的一种或两种油溶性树脂、核桃壳、植物纤维。
8.根据权利要去6或7所述的方法，其特征在于，在N毫升水中边搅拌边加入的无水碳酸钠Na2CO3为0. 003N克； 在基浆中边搅拌边加入的包被剂为0. 003N克的天然高分子包被剂IND30，增粘剂 为0. 015N克的生物聚合物接枝改性物GEL30，降滤失剂为0. OlN克的中粘羧甲基纤维素 CMC-MV，防塌剂为0. 015N克的聚合醇PE-1，润滑剂为0. 02N克的无毒润滑剂FXRH，分散剂 为0. OlN克的十二烷基苯磺酸钠ABS，刚性架桥剂为0. 05N克的米糠，刚性填充剂为0. 08N 克的油溶性树脂。
9.根据权利要去6或7所述的方法，其特征在于，在N毫升水中边搅拌边加入的无水碳酸钠Na2CO3为0. 003N克； 在基浆中边搅拌边加入的包被剂为0. 0045N克的高粘聚阴离子纤维素PAC-HV，增粘剂 为0. 018N克的高粘羧甲基纤维素CMC-HV，降滤失剂为0. 015N克的羧甲基淀粉CMS，防塌剂 为0. 015N克的聚合醇JLX和0. 008N克的阳离子乳化浙青PC-1，润滑剂为0. 025N克的油墨 RH-3，分散剂为0.013N克的辛基酚聚氧乙烯醚0P-10，刚性架桥剂为0. 065N克的棉籽壳，刚 性填充剂为0. 115N克的核桃壳。
10.根据权利要求6或7所述的钻井液，其特征在于，在基浆中边搅拌边加入的包被剂为0. 006N克的丙烯酰胺类多元共聚物Coater-10， 增粘剂为0. 02N克的高粘羧甲基纤维素CMC-HV，降滤失剂为以0. 02N克的磺甲基酚醛树 脂SMP，防塌剂为0. OlN克的磺化浙青FT-I和0. 02N克的无荧光白浙青NFA-25，润滑剂为 0. 03N克的植物油类改性润滑剂CX-3，分散剂为0. 015N克的失水山梨醇酯SP80，刚性架桥 剂为0. 04N克的锯末和0. 04N克的玉米芯，刚性填充剂为0. IN克的核桃壳和0. 05N克植物 纤维。
全文摘要
本发明公开了一种钻井液及其制备方法。所述钻井液的组成为N毫升的水，N为正数；0.002N-0.005N克的无水碳酸钠Na2CO3；0.04N克的钻井液用膨润土；0.003N-0.006N克的包被剂；0.015N-0.02N克的增粘剂；0.01N-0.02N克的降滤失剂；0.015N-0.03N克的防塌剂；0.02N-0.03N克的润滑剂；0.01N-0.015N克的分散剂；0.05N-0.08N克的刚性架桥剂；以及0.08N-0.15N克的刚性填充剂。本发明提供的钻井液适用于漏失地层，堵漏效果明显。同时兼具防漏的功能，且对易分散和易垮塌地层有明显抑制作用。
文档编号C09K8/24GK101935519SQ20101024816
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者任文军, 冯建秋, 毕延森, 毛志新, 王德桂, 马鹏飞 申请人:中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司;中石油煤层气有限责任公司