[發明專利]一種深水鉆井液

在審

• 申請號: 201410790593.6
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104559969A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 何勇;梁德青;唐翠萍;徐永霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種鉆井液，具體涉及一種具有良好水合物抑制性能并適用于深水鉆探的鉆井液。

背景技術

近年來，隨著海洋油氣勘探開發比例不斷增加，深海油氣鉆探開發在能源發展中顯得越來越重要。然而在深海油氣鉆探開發中，其作業環境惡劣，操作條件復雜，面臨諸多復雜技術難題，包括鉆井過程中鉆井環境溫度低、鉆井液用量大、海底頁巖穩定性能差、井眼清洗困難、鉆探獲得的氣體在鉆井液中形成水合物等問題，給鉆井、完井工作帶來嚴峻的挑戰。

鉆井流體是在旋轉鉆井中使用的循環流體，由于絕大多數使用的是液體，少量使用氣體或泡沫，因此又稱“鉆井液”。鉆井液在鉆井工程中的主要功用是：清洗井底，攜帶巖屑；冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱；形成泥餅，保護井壁；控制與平衡地層壓力；懸浮巖屑和加重劑；在地面沉除巖屑；提供所鉆地層的有關資料；將水功率傳給鉆頭等。鉆井液及其工藝是鉆井工程能否成功的關鍵因素。人們常常以“泥漿是鉆井的血液”來形象地說明鉆井液在鉆井中的重要性。

鉆井液作為鉆井過程中的重要組成部分，其性能直接關系到深水鉆井質量、鉆井成本和鉆井周期，深水鉆井作業中的鉆井液必須滿足以下條件：①具有良好的頁巖穩定性，能夠有效穩定弱膠結地層；②能夠有效抑制氣體水合物的產生；③在低溫條件下具有良好的流變特性；④在大直徑井眼中具有良好的懸浮和清除鉆屑的能力；⑤能夠滿足環保要求；⑥綜合成本低。

目前，全球深水鉆井最活躍的地區如墨西哥灣、西非和巴西常用的鉆井液體系有高鹽/木質素磺酸鹽鉆井液液體系、高鹽/PHPA(部分水解聚丙烯酰胺)聚合物加聚合醇鉆井液、合成基鉆井液及油基鉆井液體系等。在以上鉆井液體系中，高鹽、聚合物處理劑雖能夠較好地改善鉆井液在深水低溫地層的相關性能，但經濟成本較高，井控能力較弱；而油基鉆井液使用成本高、不易分解，對環境有一定的影響，目前在深水油氣鉆探中已限制其使用。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題在于制備一種具有抑制性能的深水鉆井液，該鉆井液能滿足深水油氣鉆探所需的各項技術要求，并且環境污染小、原料成本低等特點。

本發明是通過以下技術方案來實現上述技術目的：

一種深水鉆井液，在基漿中添加處理劑而成；每1L基漿中處理劑的加入量為：1g黃原膠XC、10～20g羧甲基纖維素鈉Na-CMC、20～30g磺化酚醛樹脂SMP-2、30～50g硅酸鈉、10g聚乙烯吡咯烷酮PVP-K90、15g高改性瀝青KAHM、50～100g氯化鈉、0.5g十二烷基苯磺酸鈉DBS、0.5～1g石墨、0.2～0.5g多聚甲醛。

在以上鉆井液中，所述基漿為1L海水(主要成分為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂等鹽類，含鹽量為34.4‰)中先加入0.8～1.2g純堿，再加入20～30g膨潤土，在室溫條件下經24小時水化后形成基漿。

另外，可以根據實際鉆井工況加入API級重晶石粉等密度調節劑調節密度，優選密度范圍為1.1～1.2g/cm³。

基漿形成后，在基漿中添加降濾失劑、防塌劑、泥頁巖水化膨脹抑制劑、水合物生成抑制劑即得鉆井液。降濾失劑為黃原膠XC、羧甲基纖維素鈉Na-CMC、磺化酚醛樹脂SMP-2。防塌劑為硅酸鈉和高改性瀝青。泥頁巖水化膨脹抑制劑為羧甲基纖維素鈉、磺化酚醛樹脂SMP-2和硅酸鈉。水合物生成抑制劑為羧甲基纖維素鈉、磺化酚醛樹脂SMP-2、PVP-K90和氯化鈉。

黃原膠XC作為降濾失劑，還具有增粘、降失水、抗鈣離子等作用；中高分子聚合物Na-CMC(優選粘度1400～2000mPa·s、取代度0.7～0.8的Na-CMC)和SMP-2作為高效抗污染降濾失劑，有較強的頁巖抑制性，能夠較好的改善鉆井地層的相關性能，并且能夠作為防聚劑，較好的抑制鉆井液中水合物的形成；硅酸鈉能增加鉆井液的粘度，促使鉆井液膠凝，阻止漏失，抑制頁巖水化膨脹；水合物動力學抑制劑PVP-K90具有用量小、抑制效果強等優點，能很好的抑制鉆井液中水合物的生成；KAHM作為防塌劑，能改善泥餅質量、降低HTHP濾失量、提高泥餅潤滑性；無機鹽氯化鈉在深水鉆井液中所起的主要作用為提高鉆井液的抗凍性，其次為輔助抑制水合物的生成；DBS主要作為該鉆井液的消泡劑；石墨作為潤滑劑，對鉆井液進行潤滑降阻；多聚甲醛作為殺菌劑，能抑制鉆井液中細菌的生長，防止聚合物發酵分解，失去粘度及作用。