一种稠油沥青层钻进用钻井液及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种稠油沥青层钻进用钻井液及其制备方法。所述钻井液的原料配比按以下重量份计算：水100份，膨润土1～5份，氢氧化钠0.2～0.5份，纯碱0.2～0.5份，氯化钠12～15份，低粘派克0.5～0.8份，褐煤树脂3～5份，酚醛树脂3～5份，多孔吸附介质1～3份，黄原胶0.1～0.3份，水包油型乳化剂0.2～0.8份，柴油0.2～0.8份，余量为调节钻井液密度的加重剂。本发明能够有效、可靠地保证稠油沥青层的顺利钻进，并能够在钻进的同时将部分稠油沥青带出井筒、并分离出钻井液体系，进而极大的提高了稠油沥青层的钻进效率，配浆成本低、可靠性高、经济性好、实用性强、性价比高。
【专利说明】
一种稠油沥青层钻进用钻井液及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及钻井液，具体是一种稠油沥青层钻进用钻井液，以及该钻井液的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 由于地层环境复杂，在油气井的钻进过程中，经常会钻遇稠油沥青层。目前，对于 稠油沥青层钻进所用的钻井液均为油基钻井液，油基钻井液所具有的良好润滑性能够使沥 青层的沥青溶解进入油基钻井液的体系内，其对油基钻井液的影响很小。然而，油基钻井液 的配浆成本很高，这使得油气井的钻进成本大幅增高；而且，在油气井的钻进过程中，遇到 的井漏现象(在钻进中遇到井漏是较普遍现象)会导致油气井钻进的成本进一步大幅增高； 此外，油基钻井液对环境的友好性差，不够环保。
[0003] 水基钻井液相较油基钻井液而言，其配浆简单、配浆成本低、环保性好。若采用水 基钻井液对油气井的桐油浙青层进彳丁钻进时，浙青本身所具有的尚粘桐性和尚胶质性使其 表面呈亲油性，进而无法与水基钻井液相溶，也就无法使水基钻井液发挥其相应的功能、作 用；同时，在高温下流动性能良好的软沥青对温度非常敏感，当井下高温高压状态下的稠油 沥青混合物由于压力失衡而侵入水基钻井液时，由于其表面性质的改变会部分侵入水基钻 井液的体系，引起水基钻井液中的亲油相增加，内摩擦力加剧，水基钻井液混合侵入的稠油 沥青循环至地面时，由于地面温度的下降，对温度非常敏感的高粘稠性沥青会引起水基钻 井液的结构加强、粘切剧增、流动性能变差，进而增加整个水基钻井液体系的流动阻力，随 着侵入水基钻井液稠油沥青的含量增加，水基钻井液的密度会下降，逐步丧失流动性，对水 基钻井液的体系造成不可逆反的破坏。因而，现有的水基钻井液无法适应、匹配于油气井钻 遇的稠油沥青层。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的在于:针对上述稠油沥青层的特殊性以及上述现有钻井液的不 足，提供一种配浆成本低、环保性好、能够使沥青可靠溶入的稠油沥青层钻进用钻井液，以 及该钻井液的制备方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种稠油沥青层钻进用钻井液，所述钻井液的原料 配比按以下重量份计算： 水 1()()份， 膨润土 1~5份， 氢氧化钠 0.2~0.5份， 纯碱 0. 2~0. 5份， 氯化钠 12~15份， 低粘派克 0.5~0.8份，
[0006] 褐煤树脂 3~5份， 酚醛树脂 3~5份， 多孔吸附介质 1~3.份， 黄原胶 0, 1~0.3份， 水包油型乳化剂 0. 2~0. 8份， 柴油 0.2~0.8份，
[0007]余量为调节钻井液密度的加重剂。
[0008]所述钻井液的密度至少为1 · 2g/cm3〇
[0009] 所述加重剂为重晶石。
[0010] 上述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，包括下列步骤：
[0011] 步骤1.将氢氧化钠和纯碱加入水中，进行搅拌混合;加入膨润土，进行搅拌混合； 静置；
[0012]步骤2.搅拌静置液，在搅拌状态下，加入酚醛树脂，搅拌混合;接着在搅拌状态下， 加入褐煤树脂，搅拌混合;加入低粘派克，接着在搅拌状态下加入黄原胶，搅拌至少1小时；
[0013] 步骤3.在步骤2的混合液中加入水包油型乳化剂，搅拌混合;加入柴油，搅拌至少5 小时；
[0014] 步骤4.在步骤3的混合液中加入氯化钠，搅拌至少1小时；
[0015] 步骤5.在搅拌状态下，在步骤4的混合液中加入多孔吸附介质，搅拌至少1小时；
[0016] 步骤6.在步骤5的混合液中加入加重剂进行浓度调节，得钻井所需钻井液。
[0017] 步骤1中，膨润土加入后的搅拌混合为高速搅拌，搅拌时间至少为20分钟。
[0018]步骤1中，膨润土加入搅拌混合后的静置时间至少为16小时。
[0019] 本发明的有益效果是:上述钻井液为水基钻井液，其具有配浆成本低和环保性好 的特点，同时，它兼具油基钻井液的高润滑性能，能够使沥青有效、可靠地溶入，它具有如下 三点具体的功能特性：
[0020] 1.利用欠饱和盐水体系提高整个钻井液体系的抗稠油沥青的污染能力;并且以氯 化钠的加入来提高钻井液体系的液相密度，减少加重剂-重晶石的加入量，进而提高整个钻 井液体系的固相容纳空间；
[0021] 2.利用多孔吸附介质对稠油沥青形成部分吸附，有利于后序沥青从钻井液体系中 的分离操作，进而达到降低稠油沥青污染的目的；
[0022] 3.通过水包油型乳化剂及柴油的加入，进一步改善侵入钻井液体系的稠油沥青的 表面性质，部分降低了内摩擦力，减缓了稠油沥青侵入对钻井液性能的影响；
[0023] 综上所述，本发明专门针对稠油沥青层的特殊性而开发，其能够有效、可靠地保证 稠油沥青层的顺利钻进，并能够在钻进的同时将部分稠油沥青带出井筒、并分离出钻井液 体系，进而极大的提高了稠油沥青层的钻进效率，可靠性高、经济性好、实用性强、性价比 尚。
【具体实施方式】
[0024] 本发明为油气井稠油沥青层钻进作业用的钻井液，现以列表的形式结合多个实施 例对本发明的内容作进一步说明，本发明各实施例的原料配比见表1所示。
[0025] 表1本发明四个优选实施例的原料配比数据表(单位:重量份）
[0027] 在上表各实施例中，加重剂为重晶石，其加入目的是调节整个钻井液体系的密度， 因而，应根据要求的钻井液密度适量加入，具体加入量和常规钻井液的加入无异。
[0028] 上表中的水包油型乳化剂为Emulsf ier。
[0029] 上述各实施例的钻井液的制备方法，包括下列步骤：
[0030] 步骤1.将氢氧化钠和纯碱加入水中，加入完毕后，进行搅拌混合，搅拌时间至少为 5分钟（例如5分钟、8分钟或10分钟等）；加入膨润土，加入完毕后，进行高速状态的搅拌混 合，搅拌时间为20分钟（例如20分钟、25分钟或30分钟等）；静置，静置时间至少为16小时（例 如16小时、18小时或20小时等）；
[0031 ]步骤2.静置完毕后，搅拌静置液，在搅拌状态下，缓慢加入酚醛树脂，搅拌混合，搅 拌时间至少为5分钟（例如5分钟、8分钟或10分钟等）；接着在搅拌状态下，缓慢加入褐煤树 月旨，搅拌混合，搅拌时间至少为5分钟（例如5分钟、8分钟或10分钟等）；加入低粘派克，接着 在搅拌状态下缓慢加入黄原胶，搅拌至少1小时(例如1小时、1.2小时或1.5小时等）；
[0032] 步骤3.在步骤2的混合液中加入水包油型乳化剂，搅拌混合，搅拌时间至少为5分 钟（例如5分钟、8分钟或10分钟等）；加入柴油，搅拌至少5小时（例如5小时、6小时或7小时 等)；
[0033] 步骤4.在步骤3的混合液中加入氯化钠，搅拌至少1小时（例如1小时、1.2小时或 1.5小时等）；
[0034] 步骤5.在搅拌状态下，在步骤4的混合液中加入多孔吸附介质，搅拌至少1小时(例 如1小时、1.2小时或1.5小时等）；
[0035] 步骤6.在步骤5的混合液中加入加重剂进行浓度调节，得钻井所需钻井液。
[0036] 本发明配制所得钻井液进行了多次室内试验，以分析地层稠油沥青对钻井液性能 影响，具体试验情况说明如下：
[0037]将所配制钻井液的密度加重至1.40g/cm3,在钻井液中分别加入不同量的稠油软 沥青(实验样品为振动筛返出的稠油软沥青），经老化后加热至75°C，然后测定所加沥青对 钻井液性能的影响，所测得数据见表2所示。
[0038]表2稠油沥青对本发明所配制钻井液的污染实验测定数据
[0040] 通过表2的实验数据可以清楚表明：在本发明所配制的钻井液中加入不同含量的 地层稠油沥青后，钻井液体系起初的性能变化很大，粘切增加显著，失水量略有降低；随着 稠油沥青加入量的增加，钻井液体系密度的变化不大；当钻井液体系中的稠油沥青含量达 3 %时，依然能够保持较好的钻井液性能。
[0041] 以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发 明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:本发明依然可以对上述各实施例 中的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种稠油沥青层钻进用钻井液，其特征在于，所述钻井液的原料配比按以下重量份 计算： 水 100份， 膨润土 1~5份， 氢氧化钠 0.2~0.5份， 纯碱 0.2~0.5份， 氯化钠 12~15份， 低粘派克 0.5~0.8份， 褐煤树脂 3~5份， 酚醛树脂 3~5份， 多孔吸附介质 1~3份， 黄原胶 0.1~0.3份， 水包油型乳化剂 0.2~0.8份， 柴油 0.2~0.8份， 余量为调节钻井液密度的加重剂。2. 根据权利要求1所述稠油沥青层钻进用钻井液，其特征在于，所述钻井液的密度至少 为1·2g/cm3〇3. 根据权利要求1所述稠油沥青层钻进用钻井液，其特征在于，所述加重剂为重晶石。4. 一种权利要求1所述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，包括下列步骤： 步骤1.将氢氧化钠和纯碱加入水中，进行搅拌混合；加入膨润土，进行搅拌混合;静 置； 步骤2.搅拌静置液，在搅拌状态下，加入酚醛树脂，搅拌混合;接着在搅拌状态下，加 入褐煤树脂，搅拌混合;加入低粘派克，接着在搅拌状态下加入黄原胶，搅拌至少1小时； 步骤3.在步骤2的混合液中加入水包油型乳化剂，搅拌混合;加入柴油，搅拌至少5小 时； 步骤4.在步骤3的混合液中加入氯化钠，搅拌至少1小时； 步骤5.在搅拌状态下，在步骤4的混合液中加入多孔吸附介质，搅拌至少1小时； 步骤6.在步骤5的混合液中加入加重剂进行浓度调节，得钻井所需钻井液。5. 根据权利要求4所述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，其特征在于，步骤1中，膨 润土加入后的搅拌混合为高速搅拌，搅拌时间至少为20分钟。6. 根据权利要求4或5所述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，其特征在于，步骤1 中，膨润土加入搅拌混合后的静置时间至少为16小时。
【文档编号】C09K8/28GK106047317SQ201610498850
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】罗朝东, 王权阳, 樊志刚, 李尧, 王大勇, 周成华, 徐开模, 曾艺, 陈建军
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院