一种水包油乳化钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻井流体，具体涉及石油勘探井和生产井在钻井过程中所使用的 一种水包油乳化钻井液体系及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着全世界各油田的开发逐渐进入中后期，钻井作业的难度和油气井开发成本均 急剧地增加。在多数情况下，典型的高难度井如高温高压井、大位移井、水平井和小井眼井， 井身剖面设计复杂，钻井中遇到的井下复杂情况也越多，经常遇到扭矩过大、起下钻遇阻、 卡钻、机械钻速低、井壁失稳等问题。在国外，解决这些问题的传统方法是采用油基钻井液。 油基钻井液体系具有润滑性好、携砂能力强、稳定性强以及抗高温、抗污染和保护油层等特 点，但使用油基钻井液体系也带来了成本高和环境保护的问题，油基钻井液的使用受到了 很大程度的限制。常规钻井液在抑制泥页岩水化以及钻井液润滑性等方面还不能满足高难 度井等非常规油气藏勘探开发的需要。为了提高水基钻井液的性能，使其在复杂地层能够 推广应用，本发明公开了一种水包油乳化钻井液，既保持了水基钻井液的特点，又具备了油 基钻井液的特点，具有良好的稳定性、抑制性、润滑性等特点，抗温性强，既能满足低压衰竭 油气层、地层压力系数1.0左右的欠平衡钻井，又可用于常规压力或非常规油气藏水平井 的施工。
[0003] 检索到的水包油乳化钻井液如下：一种复合有机盐水乳化钻井液（【申请号】 02132830. 7,申请日：2002-08-27)公开了一种用复合有机盐水乳化钻井液，此种钻井液以 复合有机盐水为基液，油相为内相，添加适量钻井液添加剂与少量复合乳化剂配制而成， 该钻井液的密度为〇. 95-1. 07g/cm3,无法满足现有钻井需要。抗高温水包油钻井液（申请 号=02102165. 1，申请日：2002-01-06)公开了一种抗高温水包油钻井液，解决了钻井过程 中抗高温差且密度大的问题。其特征在于：各成分及配比按重量份如下：1~2份膨润土、 4~6份抗高温能力强的乳化剂、55~30份柴油、2~4份阳离子型稳定剂及2~3份高效 的纤维素类降失水剂混于30~55份水中。该钻井液抗高温可达160°C，性能稳定，密度 为0. 9g/cm3-0. 97g/cm3,能够满足地层压力系数1. 0左右的储层实施欠平衡钻井的要求。一 种适合不同配浆水和油的水包油钻井液（申请号=201110030712.4,申请日：2011-01-28) 公开了一种适合不同配浆水和油的水包油钻井液，其配方是：海水或淡水30~90份、油 70~10份、主乳化剂2. 0~4. 0份、辅乳化剂0. 2~0. 5份、降滤失剂0. 5~1. 5份、增粘 剂0. 5~1份、加重材料0~233份。该钻井液无粘土相，密度最低0. 87g/cm3,适用于低压 易漏的潜山油气藏以及欠平衡钻井。以上水包油钻井液均为低密度或者不含粘土相，与本 专利不同。
[0004] 另外，文献检索的水包油乳化钻井液的基本组成为水、油、乳化剂、稳定剂，其密度 基本在0. 9g/cm3-l. Og/cm3,用于低压易漏地层钻进或欠平衡钻进。
[0005] 未检测到高密度含粘土相水包油乳化钻井液的相关文献与专利。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种密度范围广（0.91g/ cm3-2. Og/cm3)、含粘土相的新型水包油钻井液。
[0007]本发明的技术方案是：提供一种水包油乳化钻井液，该乳化钻井液基液由60-90 体积份数的水相、10-40体积份数的油相构成，基液中添加膨润土、pH调节剂、增粘剂、抑 制剂、降滤失剂、封堵剂、乳化剂、润滑剂、加重材料，添加剂的质量份数如下：膨润土 〇. 5-4 份、pH调节剂0. 1-0. 5份、增粘剂0. 1-0. 3份、抑制剂1-2份、降滤失剂2-3份、封堵剂1-3 份、乳化剂〇. 5-3. 0份、润滑剂1-4份，加重材料0-710份，所述加重材料的加入使得该钻井 液的密度为〇? 91-2. Og/cm3。
[0008] 所述的膨润土为钠膨润土；pH调节剂为氢氧化钠或碳酸钠的一种；所述增粘剂为 黄原胶XC、羧甲基纤维素钠CMC、聚阴离子纤维素PAC-种或其二种以上的组合；所述的 抑制剂为胺基抑制剂；所述的降滤失剂为抗高温抗盐降滤失剂磺化酚醛树脂或改性浙青 防塌剂的一种或两种任意比混合；所述的封堵剂为纳米乳液和超细碳酸钙的组合，两者以 任意比混合；上述的油相为柴油、白油、气制油中的一种；所述的乳化剂为聚氧乙烯失水山 梨醇脂肪酸脂、醇醚糖苷的混合物，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂与醇醚糖苷的质量比为 (1-3) :1 ;所述的润滑剂由硬脂酸、软脂酸及油酸与添加剂经特殊工艺精制而成；所述加重 材料为重晶石、石灰石、赤铁矿中的一种或两种，当采用两种时，二者以任意比混合。
[0009] 本发明具有以下优点：
[0010] 1、应用范围广，水油比可以在90 :10~60 :40变化，密度范围0. 91g/cm3-2. 0g/ cm3,既能满足低压衰竭油气层、地层压力系数1. 0左右的欠平衡钻井，又可用于常规压力或 非常规油气藏水平井的施工；
[0011] 2、具有较强的抑制性，抗污染能力强，可用于浊积岩(或滩坝砂)、砂泥岩互层、水 敏性地层等非常规油气藏水平井的安全有效钻进；
[0012] 3、抗温可达150°C，钻井液性能稳定；
[0013] 4、润滑性好，可有效降低钻井中的扭矩和减少阻卡等复杂情况；
[0014] 5、封堵性好，可有效封堵长水平段的泥页岩微裂缝。
【具体实施方式】
[0015] 下面就各组分做出详细说明：
[0016] (1)油相使用5号、7号白油，普通柴油或者气制油均可；
[0017] (2) pH调节剂为氢氧化钠或碳酸钠的一种；
[0018] (3)增粘剂选用黄原胶XC、羧甲基纤维素钠CMC、聚阴离子纤维素PAC。黄原胶XC 具有良好的热稳定性，高耐酸、碱、盐特性，黄原胶水溶液在静态或低的剪切作用下具有高 粘度，在高剪切作用下表现为粘度急剧下降，但分子结构不变，兼具降滤失作用；羧甲基纤 维素钠CMC、聚阴离子纤维素PAC等作为体系增粘剂，都兼有降滤失作用，这些中分子量聚 合物中含有大量羟基-OH、羧酸基-C00H等官能团结构，一方面能吸附在粘土颗粒表面形成 吸附层，增加井壁粘土颗粒的水化膜厚度以阻止粘土颗粒絮凝变粗，不再粘结成大颗粒，使 井壁形成薄而韧的泥饼，滤饼的渗透率降低，同时提高钻井液粘度。
[0019] (4)所用抑制剂为胺基抑制剂，分子式为NH2 (CH2CH0R) CH2CHRNH2, R为2-8个碳原子 的烃基，-nh2极性大，易被粘土优先吸附，会促进粘土晶层间脱水，减少膨胀力；同时分子中 引入醚键，可适当增长骨架碳链，使其