[發明專利]一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液及其制備方法

有效

• 申請號: 201210260642.6
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102766446A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 葉艷;陳勉;安文華;尹達;鄒盛禮;盧虎;吳曉花
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;韓蕾

技術領域

本發明涉及一種石油開采用鉆井液，尤其涉及一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液及其制備方法，屬于石油勘探開發技術領域。

背景技術

在超深井復雜井高溫、高壓、高礦化度等“三高”苛刻井下環境的石油鉆井技術是公認的世界級難題，鉆井液技術是其核心技術之一。

目前鉆井液技術普遍采用的高密度飽和鹽水磺化體系，由于采用重晶石和鐵礦粉加重后固相含量高，自由水相少，循環壓耗高，而且抗溫能力僅可達到160℃左右，導致高溫下鉆井液流變性控制困難，處理頻繁。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，通過添加甲酸鹽，得到一種具有優良的流變性和較強的抗溫、抗鹽能力的鉆井液。

本發明的目的還在于提供上述高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的制備方法。

為達到上述目的，本發明提供了一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其包括以下重量份組成：

水、100份，膨潤土、2-5份，抗高溫磺酸鹽聚合物、0.1-10份，甲酸鹽、20-100份，氫氧化鉀、0.6-2.0份，磺化處理劑、8-20份，封堵劑、2-6份，乳化劑、0.5-3.0份，pH調節劑、0.2-3.0份，重晶石粉、120-270份。

本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液是一種高密度水基體系。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，所采用的磺化處理劑包括磺化酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂和磺化腐植酸鉻，三者的重量比為3-10∶3-6∶2-4。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，所采用的封堵劑為磺化瀝青，該磺化瀝青的軟化點為160℃-180℃。通過采用磺化瀝青作為封堵劑，可以獲得良好的封堵降濾失效果。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，所采用的抗高溫磺酸鹽聚合物為丙烯酰胺(AM)與2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸(AMPS)共聚物，其分子量大于500萬。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，重晶石粉主要用于調節密度，優選地，所采用重晶石粉的密度為4.30g/cm³以上，純度在98％以上，粒徑分布D₉₀在20-40微米。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，所采用的甲酸鹽為工業用甲酸鉀，并且，甲酸鉀含量在97％以上。甲酸鹽是一種水溶性加重劑，甲酸鉀在水中的飽和度可達137％，本發明提供的鉆井液利用甲酸鉀水溶性加重的特點，有效減少高密度鉆井液中的固相含量，達到性能優化的目的。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，所采用的乳化劑為失水山梨醇脂肪酸酯等。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，所采用的pH調節劑為碳酸鉀等。添加pH調節劑之后，溶液體系的pH值為9-10。

在本發明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優選地，該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的密度為1.7-2.5g/cm³。

本發明提供的技術方案利用甲酸鹽基液密度較高、熱穩定性好的優勢，配制的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的固相含量相比常規高密度鉆井液減少，當鉆井液密度為2.5g/cm³時，甲酸鹽聚磺鉆井液的固相含量相比同密度的聚磺鉆井液固相含量減少了15-20％，鉆井液中自由水得以部分釋放，從而規避了高密度鉆井液流變性和失水造壁性調節之間的矛盾，同時該鉆井液的流變性、抗溫、抗鹽能力有了進一步的提升，能滿足井深超過6000米、井底溫度大于160℃、鉆井液密度大于1.8g/cm³、鹽層厚度超過1000米的超深井巨厚復合鹽層以及鹽下儲層的鉆井需求。

本發明還提供了上述抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的制備方法，包括以下步驟：

將水與膨潤土混合，攪拌預水化24小時以上得到預水化膨潤土漿；

在轉速為8000-12000轉/分的高速攪拌狀態下，依次加入氫氧化鉀、抗高溫磺酸鹽聚合物、磺化處理劑、封堵劑、乳化劑、pH調節劑、甲酸鹽，最后加入重晶石粉，得到所述抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液。