[發明專利]一種抗高溫高鈣鹽鉆井液及制備方法

有效

• 申請號: 201710077673.0
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN108424754B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王琳;楊小華;金軍斌;林永學;崔龍兵;王海波;何劍;錢曉琳;張國;李雄
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/16
• 分類號: C09K8/16;C09K8/24
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發明公開了一種抗高溫高鈣鹽鉆井液及制備方法。鉆井液包括按重量份數計的以下組分：水 100重量份；粘土礦物 0.8～3重量份；氧化鈣 0.3～2重量份；氫氧化鈉 0.5～1.5重量份；抗鈣降濾失劑A 0.3～2重量份；抗鈣降濾失劑B 1～5重量份；分散劑 0.5～4重量份；磺化酚醛樹脂 2～6重量份；瀝青類防塌劑 1～4重量份；潤滑劑 1～5重量份；氯化鉀 0～20重量份；氯化鈣 4～15重量份；加重劑 0～300重量份。本發明具有較好的抑制防塌能力，流變性、懸浮穩定性好，高溫高壓濾失量低，適用于含高鈣鹽水地層以及易塌地層的鉆進施工。

技術領域

本發明涉及鉆井技術領域，進一步地說，是涉及一種抗高溫高鈣鹽鉆井液及制備方法。

背景技術

在石油天然氣的勘探開發中常鉆遇鹽膏層及鹽水層，對鉆井液性能影響較大，尤其是當鈣、鎂離子含量高的地層水侵入鉆井液時，導致鉆井液的流變性及濾失量等性能失去控制，不僅嚴重影響鉆探作業的速度，還大大增加了工程的安全風險。

鈣、鎂等高價金屬離子對鉆井液性能的破壞主要是因為其對造漿土以及高分子聚合物類處理劑有嚴重的影響。Ca²⁺可強烈吸附在粘土顆粒表面或進入晶層間進行離子交換，強烈壓縮雙電層，使表面電位下降、水化膜變薄，不僅導致粘土晶片發生面-面、端-端聚結而發生粘土顆粒絮凝；而且表面電位下降嚴重影響聚合物處理劑與粘土間的吸附，二者的增粘、捕集及物理堵塞等過程也受到影響，濾失量的控制變差。而且，高價的金屬離子可使高分子聚合物長鏈產生卷曲，一些功能基團被包裹或者與高價離子作用，大大降低其在粘土表面的吸附能力從而失去作用，而且長鏈的卷曲會直接導致其在水基鉆井液中粘度的大幅度降低，含有固相加重劑的鉆井液易產生加重劑沉降，使鉆井施工發生復雜事故。同時鉆井液所處的高溫環境會強化Ca²⁺對聚合物類降濾失劑、增粘劑以及粘土顆粒的影響，導致鉆井液性能進一步惡化。

國外公司研發的AQUA-DRILL高鈣醇基鉆井液，含5～10％CaCl₂、1～4％AQUA-COL聚乙二醇類處理劑，具有很強的頁巖抑制性，在勝利油田雪古1井應用，但是在使用過程中逐漸暴露出抗高溫性能不足、高濃度CaCl₂條件下濾失量難以控制、處理劑消耗量大等問題。近年來國內開發的強抑制性高鈣鹽鉆井液在新疆中1H井、中原油田橋90井等井應用，井溫不高于120℃，Ca²⁺不高于4000mg/L。目前缺乏鈣離子濃度更高條件下的抗溫能力強的鉆井液體系。

發明內容

針對現有技術中在高鈣鹽條件下抗溫能力不足、高溫高壓濾失量難以控制等問題，本發明提供了一種抗高溫高鈣鹽鉆井液及制備方法。鉆井液中氯化鈣含量可達10％，抗溫達到150℃，鉆井液體系懸浮穩定性和防塌性較好，能有效地控制地層造漿、抑制粘土和鉆屑的分散，具有很強的頁巖抑制性，可有效解決高溫條件下泥頁巖膨脹分散和垮塌問題。

本發明的目的之一是提供一種抗高溫高鈣鹽鉆井液。

所述鉆井液包括按重量份數計的以下組分：

所述粘土礦物優選由鈉膨潤土和抗鹽土組成，抗鹽土可以是凹凸棒土或短纖維海泡石。抗鹽土可提高粘土礦物的在高鹽鈣條件下的造漿性能，鈉膨潤土有助于流變性調節和濾失量控制。

所述氫氧化鈉和氧化鈣均可調節體系的pH值在8～10，其中氧化鈣可起到一定的pH值緩沖作用。

所述加重劑可以是重晶石、碳酸鈣、鐵礦粉或微錳粉；瀝青類防塌劑可以是磺化瀝青粉、乳化瀝青；所述潤滑劑為改性油脂類極壓潤滑劑。

分散劑是自制產品，可有效分散重晶石等加重材料，對鉆井液有稀釋作用，兼具降濾失作用，已經獲得專利授權(ZL 201110301295.2)。