[發(fā)明專利]一種深海和凍土區(qū)鉆探用超低溫鉆井液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611044884.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN106753287B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙欣;邱正松;黃維安;王明亮;鐘漢毅;徐建根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): C09K8/24
• 分類號(hào): C09K8/24
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發(fā)明公開了一種深海和凍土區(qū)鉆探用超低溫鉆井液。它包括以下質(zhì)量份的組分：水100份，“封堵?抑制”型井壁穩(wěn)定劑2～7份，增粘劑0.05～0.8份，包被抑制劑0.05～0.5份，降濾失劑1～10份，水合物抑制劑10～40份，卵磷脂0～1份，配漿土0～4份，潤滑劑0～3份，加重劑0～150份。本發(fā)明的鉆井液利用“封堵?抑制”型井壁穩(wěn)定劑的物理化學(xué)特性封堵井壁與抑制泥頁巖水化的協(xié)同作用，能有效阻緩孔隙壓力傳遞并抑制泥頁巖水化，可在深海和凍土區(qū)鉆探中保持優(yōu)良的井壁穩(wěn)定性；在低至?10℃時(shí)仍可保持良好的流變性和濾失性；可有效抑制天然氣水合物生成；潤滑性優(yōu)良。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油、天然氣以及天然氣水合物鉆探用鉆井液，特別涉及一種深海和凍土區(qū)超低溫地層鉆井使用的水基鉆井液。

背景技術(shù)

深海油氣及天然氣水合物資源極為豐富，凍土區(qū)同樣蘊(yùn)藏著豐富的天然氣水合物資源。與陸地或淺海鉆井相比，深海及凍土區(qū)超低溫地層鉆井面臨著許多特殊的技術(shù)問題，要求鉆井液具有以下性能。(1)優(yōu)良的低溫流變性。墨西哥灣、我國南海及西非海域海底溫度最低為2～4℃，低溫造成鉆井液粘度、切力大幅度上升，油基鉆井液甚至出現(xiàn)顯著的膠凝現(xiàn)象，影響鉆井作業(yè)順利進(jìn)行。而北海海域最低溫度接近-5℃，凍土區(qū)地層溫度甚至低于-5℃，超低溫環(huán)境對(duì)鉆井液流變性的調(diào)控提出了更嚴(yán)格的要求。(2)優(yōu)良的井壁穩(wěn)定性能。深海淺部地層膠結(jié)性差，安全作業(yè)密度窗口窄，容易發(fā)生井壁坍塌或漏失；深?；騼鐾羺^(qū)可能存在的水敏性泥頁巖極易水化膨脹、分散，造成井壁失穩(wěn)。而常規(guī)的提高井壁穩(wěn)定性的處理劑的加入，可能對(duì)鉆井液流變性造成負(fù)面影響，造成低溫嚴(yán)重增稠。因此，如何同時(shí)保持優(yōu)良的井壁穩(wěn)定性和低溫流變性對(duì)鉆井液提出了巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。(3)優(yōu)良的天然氣水合物抑制性。深海海底或凍土區(qū)低溫高壓環(huán)境中極易導(dǎo)致鉆井液中形成天然氣水合物，堵塞導(dǎo)管和防噴器等，造成嚴(yán)重的安全事故。(4)無生物毒性。嚴(yán)格的海洋環(huán)保法規(guī)要求鉆井液無生物毒性，因此，一些陸地鉆井使用的鉆井液處理劑無法在海洋鉆井中使用。(5)優(yōu)良的濾失造壁性和潤滑性。

油基/合成基鉆井液具有優(yōu)異的井壁穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，是復(fù)雜地層鉆進(jìn)的首選，但其成本高且存在環(huán)保問題。水基鉆井液具有成本低以及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但常規(guī)水基鉆井液難以解決深海淺部地層的井壁失穩(wěn)問題，并且存在水合物抑制能力差，低溫下流變性差等缺點(diǎn)，難以滿足深海及凍土區(qū)超低溫地層鉆井工程技術(shù)要求。

通過文獻(xiàn)檢索，國內(nèi)外針對(duì)鉆井液低溫流變特性的研究報(bào)道較多，但是對(duì)深海和凍土區(qū)超低溫地層(-5℃甚至更低)鉆井液體系研制方面的研究很少。

中國專利CN 105018052A(申請(qǐng)?zhí)枺?01510416782.1，名稱：一種低固相低溫聚合物鉆井液)公開了一種低固相低溫聚合物鉆井液，包含基礎(chǔ)液為在水中加入鈉基膨潤土基漿與氯化鈉；處理劑為磺化物陽離子交換樹脂與多聚糖作為流型調(diào)節(jié)劑。該鉆井液在凝固點(diǎn)可達(dá)到-15℃，低溫下流變性能好。但是在深海和凍土區(qū)鉆探工程中，不僅要求鉆井液具有良好的低溫流變性，還要求鉆井液具有良好的井壁穩(wěn)定性、濾失性、抑制天然氣水合物生成性能等。該發(fā)明專利公開的鉆井液未考慮上述性能要求，也未加入相應(yīng)的鉆井液處理劑，無法得知其綜合性能能否滿足深海和凍土區(qū)鉆井工程技術(shù)要求。

中國專利CN103834371A(申請(qǐng)?zhí)枺?01410079465.0，名稱：一種凍土層或嚴(yán)寒地區(qū)鉆探用耐超低溫鈣基低固相鉆井液)公開了一種適用于超低溫環(huán)境的耐低溫低固相鉆井液，由水100份、氯化鈣10～30份、多功能復(fù)合劑1～10份、降粘劑0.5～2.0份、降濾失劑0.1～10份、潤滑劑1～5份、消泡劑1～3份組成。該鉆井液在-5℃下塑性粘度為15mPa·s，API濾失量為5.0mL，在-35℃下仍具有流動(dòng)性。該發(fā)明專利公開的鉆井液同樣僅關(guān)注鉆井液流變性，未考慮井壁穩(wěn)定性、水合物抑制性等關(guān)鍵性能。要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，鉆井液必須具有良好的流變性、濾失性、井壁穩(wěn)定性、水合物抑制性、潤滑性等。