用于高温高压超深井的超微油基钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于应用化学领域，具体涉及一种用于石油钻井开采的工作液及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 钻井液又称为钻孔冲洗液，是钻探过程中孔内使用的循环冲洗介质。钻井液主要 由液相、固相和化学处理剂组成。常用的钻井液为油基钻井液和水基钻井液。其中，油基钻 井液是一种以油为分散介质的溶胶悬浮混合体系。
[0003] 随着油气资源勘探开发的不断深入，对钻井液的质量和性能提出了更全面、更高 的要求。尤其是国内外对以页岩气为标志的非常规气藏的大规模开发的进行，油基钻井液 的应用越来越广泛。与传统的水基钻井液相比，油基钻井液因其良好的抑制性能、润滑性 能、流变性能在页岩气钻探中得以广泛应用。
[0004] 高密度钻井液主要用于平衡较高的地层空隙压力，防止油气侵。目前高密度油基 钻井液普遍采用重晶石和铁矿粉加重，由于固相含量高，需加入大量的流行调节剂、提切 剂，造成体系流变性差，尤其是在高温高压超深井下（大于7000m)，普通重晶石加重的高密 度油基钻井液的各种添加剂极易失效，从而发生加重材料固化沉淀，影响钻井完井作业。
【发明内容】
[0005] 针对本领域存在的问题，本发明的目的是提出一种用于高温高压超深井的超微高 密度油基钻井液。
[0006] 本发明的另一目的是提出所述超微油基钻井液的制备方法。
[0007] 实现本发明上述目的的技术方案为：
[0008] 一种用于高温高压超深井的超微油基钻井液，含有以下重量份的原料：
[0009] 水20-40 ;柴油250-500 ;乳化剂2-10 ;润湿剂3-15 ;有机土 2-8 ;降滤失剂15-25 ; 氯化钙5-10 ;氧化钙5-10 ;普通重晶石450-800 ;超微加重材料350-660 ;
[0010] 本发明提出的超微高密度油基钻井液的密度为I. 7-2. 8g/cm3。
[0011] 其中，所述乳化剂选自脂肪酸盐、烷基苯磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物、脂肪胺聚氧 乙烯醚及其类似产品和苯乙基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合；所述脂肪酸盐选自硬 脂酸钠、硬脂酸钾、月桂酸皂以及油酸皂中的一种或多种。所述烷基苯磺酸盐为钠盐、钙盐、 铵盐中的一种或多种。所述萘磺酸甲醛缩合物可以为分散剂NNO或2-萘磺酸甲醛聚合物 钠盐。
[0012] 其中，所述润湿剂选自聚氧乙烯烷基酚醚（OP-IO)、聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基硫酸 盐、磺酸盐（如1#，LAS、ABS、十二烷基苯磺酸钠）、脂肪酸或脂肪酸的胺衍生物、羧酸皂类、 磷酸酯等中的一种或几种的组合。所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠。
[0013] 其中，所述有机土有机铵改性蒙脱石有机粘土；所述有机土具有很好的增粘、提切 的作用。所述普通重晶石是常规加重的重晶石，粒径分布为15-70微米。
[0014] 其中，所述降滤失剂为有机褐煤，该有机褐煤抗温能力达200°C，抗盐、抗钙至饱 和。
[0015] 其中，所述氯化钙为工业无水氯化钙，该氯化钙的纯度为95wt%以上。
[0016] 其中，所述氧化钙为工业氧化钙，该氧化钙的纯度为95wt%以上。
[0017] 其中，所述超微加重材料选自超微重晶石、超微铁矿粉和超微锰矿中的一种或多 种，所述超微加重材料D50分布在0. 5-6微米，D90分布在2-10微米。其中超微重晶石的 密度为4. 10-4. 30g/cm3,纯度在98 %以上，粒径D50在0. 5-6微米；超微铁矿粉的密度为 4. 50-4. 70g/cm3,纯度在98%以上，粒径D50在1-6微米；超微锰矿的密度为4. 70-4. 90g/ cm3,纯度在98 %以上，粒径D50在1-6微米。
[0018] 优选地，所述的油基钻井液含有以下重量份的原料：
[0019] 水24-28 ;柴油250-280 ;乳化剂2-6 ;润湿剂3-8 ;有机土 3-4 ;降滤失剂15-16 ;氯 化钙5-7 ;氧化钙5-6 ;API重晶石650-680 ;超微加重材料500-520。
[0020] 本发明所述的油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：
[0021] 1)将柴油置于8000-12000转/分的高速搅拌状态下，依次按顺序加入有机土、乳 化剂、润湿剂、氧化钙、降滤失剂，然后加入氯化钙水溶液，得乳液；
[0022] 2)步骤1)所得乳液取出一小部分，当钻井液中普通重晶石和超微加重材料添加 完全后，再将取出的乳液混合进去一起高搅。
[0023] 进一步地，在所述油基钻井液制备过程中，有机土、乳化剂、润湿剂、氧化钙、降滤 失剂加入后均高速搅拌10-20分钟，氯化钙溶液加入后高速搅拌10-20分钟，所述普通重晶 石和超微加重材料加入后均高速搅拌20-30分钟，乳液全部补充完后再高速搅拌20-30分 钟。
[0024] 本发明的有益效果在于：
[0025] 本发明提供的油基钻井液是一种能够在尚温尚压超株井中使用的尚密度油基钻 井液，利用超微矿粉和普通重晶石一起复配加重油基钻井液。由于超微粉体表面改性后使 微粒空间位阻效应明显提高，大幅度地改善和提高了超微粒子的悬浮稳定性和热稳定性， 在井下高温条件下，由于布朗运动和静电斥力的双重作用，克服了微粒聚结趋势，形成分散 性良好的胶体微粒体系，热力学稳定性和动力学稳定性进一步增加，配制的超微高密度油 基钻井液相比普通重晶石加重钻井液能具有更好的沉降稳定性和高温高压滤失性。超微加 重材料的加入使得高密度油基钻井液获得同样流变性能时的乳化剂加量大大减少。
【附图说明】
[0026] 图1为普通重晶石加重油基钻井液在常温下的背散射光曲线图。
[0027] 图2为超微油基钻井液在常温下的背散射光曲线图；
[0028] 图3为超微油基钻井液在150°C下的背散射光曲线图；
[0029] 图4为顶部分层厚度与时间的变化关系图；
[0030] 图5为TSI稳定指数对比图。
【具体实施方式】
[0031] 以下【具体实施方式】用于说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。
[0032] 实施例中使用的化学品来源如下：
[0033]
【主权项】
1. 一种用于高温高压超深井的超微油基钻井液，其特征在于，含有以下重量份的原 料： 水20-40 ;柴油250-500 ;乳化剂2-10 ;润湿剂3-15 ;有机土 2-8 ;降滤失剂15-25 ;氯化 钙5-10 ;氧化钙5-10 ;普通重晶石450-800 ;超微加重材料350-660。
2. 根据权利要求1所述的超微油基钻井液，其特征在于，所述乳化剂选自脂肪酸盐、烷 基苯磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物、脂肪胺聚氧乙烯醚及其类似产品和苯乙基酚聚氧乙烯醚 中的一种或几种的组合；所述脂肪酸盐选自硬脂酸钠、硬脂酸钾、月桂酸皂以及油酸皂中的 一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的超微油基钻井液，其特征在于，所述润湿剂选自聚氧乙烯烷 基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸的胺衍生物、羧酸皂类、 磷酸酯等中的一种或几种的组合；所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠。
4. 根据权利要求1所述的超微油基钻井液，其特征在于，所述有机土为有机铵改性蒙 脱石有机粘土。
5. 根据权利要求1所述的超微油基钻井液，其特征在于，所述降滤失剂为有机褐煤；所 述普通重晶石的粒径D50为15-70微米。
6. 根据权利要求1所述的超微油基钻井液，其特征在于，所述超微加重材料选自超微 重晶石、超微铁矿粉和超微猛矿中的一种或多种，所述超微加重材料D50分布在0. 5-6微 米，D90分布在2-10微米。
7. 根据权利要求1所述的超微油基钻井液，其特征在于，含有以下重量份的原料： 水24-28 ;柴油250-280 ;乳化剂2-6 ;润湿剂3-8 ;有机土 3-4 ;降滤失剂15-16 ;氯化钙 5-7 ;氧化钙5-6 ;API重晶石650-680 ;超微加重材料500-520。
8. 权利要求1-7任一项所述的超微油基钻井液的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 将柴油置于8000-12000转/分的高速搅拌状态下，依次按顺序加入有机土、乳化剂、 润湿剂、氧化钙、降滤失剂，然后加入氯化钙水溶液，得乳液； 2) 步骤1)所得乳液取出一小部分，当钻井液中普通重晶石和超微加重材料添加完全 后，再将取出的乳液混合进去一起高搅。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述油基钻井液制备过程中，有机 土、乳化剂、润湿剂、氧化钙、降滤失剂加入后均高速搅拌10-20分钟，氯化钙溶液加入后高 速搅拌10-20分钟，所述普通重晶石和超微加重材料加入后均高速搅拌20-30分钟，乳液全 部补充完后再高速搅拌20-30分钟。
【专利摘要】本发明提供一种用于高温高压超深井的超微高密度油基钻井液，含有以下重量份的原料：水20-40；柴油250-500；乳化剂2-10；润湿剂3-15；有机土2-8；降滤失剂15-25；氯化钙5-10；氧化钙5-10；API重晶石450-800；超微加重材料350-660。本发明提供的油基钻井液，利用超微矿粉和普通重晶石一起复配加重油基钻井液。本发明提供的超微高密度油基钻井液密度可达2.8g/cm3，比普通重晶石加重钻井液能具有更好的沉降稳定性和高温高压滤失性，满足于深井超深井及复合盐层钻井。
【IPC分类】C09K8-32
【公开号】CN104610946
【申请号】CN201410768625
【发明人】叶艳, 安文华, 尹达
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月11日