专利名称：无固相强抑制性钻井液的配方和制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无固相强抑制性钻井液的配方和制备方法，主要用于制备具有保护油气层能力的钻井液，属于石油钻井液技术领域。
背景技术：
对于油气钻探来说，钻井过程中储层钻井液是接触储层的外来流体，组成储层钻井液的固相和液相都会对储层产生影响，因此，需要一种具有很强保护油气层能力的钻井液，可以有效降低钻井过程中的事故复杂，净化井眼，且钻井液性能稳定。目前，国内此类钻井液制备技术，大多为国外公司掌握，如强抑制性KCl盐水聚合物钻井液体，其钻井液体系配方采取技术保密，国内石油钻井应用需付出很高的费用。尤其目前，油气勘探目标多为中深层的钻探，深度在5000米左右，井温可达170°C左右，为保护油气层不被污染，往往采用欠平衡钻井，在欠平衡条件下，地层流体会流入井筒，造成原来常规使用的钻井液受到侵染，处理无效时钻井液会失去流动性，且伴随砂泥地层井壁失稳，急需具有强抑制性的抗岩心粉和抗石膏污染、防腐蚀性能的钻井液，以减少对地层的损害、降低综合成本、提高油藏采收率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无固相强抑制性钻井液的配方和制备方法，通过室内研究、筛选和现场试验，完成主处理剂、辅助处理剂和钻井液体系配方的优选，以满足目前油气勘探中深层的钻探过程中对强抑制性钻井液的需求，降低事故复杂、净化井眼，稳定钻井液性能，起到保护油气层和提高油藏采收率，降低综合成本的目的。本发明采用如下的技术方案本发明的钻井液配方由清水、4 mcg/m3提粘剂、 0. 008 0. 012mVm3抑制剂、8 20kg/m3降滤失剂、20kg/m3泥饼改善剂和200 300kg/m3 可溶性盐制备而成；本发明中的清水是指，经测试矿化度小于3000ppm，不含表面活性剂的工业用水。本发明中使用的提粘剂为改性黄原胶，改性黄原胶是一种分子式为(C6HltlO5)n生物聚合物，其外观为淡黄色粉末状，由黄原胶与微交联剂发生交联后得到；提粘剂为了提高钻井液粘度和切力。本发明中使用的抑制剂为有机胺类，代表性结构简式为NH2 (RCH2CHO) XCH2RCHNH2上式中R为含有1 6个碳原子烷基，χ值为1 10的整数。抑制剂在钻井液中电离出正电荷，快速与钻屑表面吸附，在钻屑表面形成保护膜， 同时镶嵌进入粘土晶层间，改变晶层间的结构力，使得粘土不易水化分散。本发明中使用的降滤失剂包括改性淀粉、PAC-LV聚阴离子纤维素、SMP-I、 SMP-II为磺化酚醛树脂等产品，其中SMP-I可以抗100°C高温；SMP-II可以抗140°C高温。 起到把钻井液中的自由水变为束缚水，防止水渗入地层及钻屑水化。
本发明中使用的泥饼改善剂为磺化浙青SAS，主要用于改善泥饼质量，控制滤失量。本发明中使用的可溶性盐包括可溶性无机盐等如KCL、K2SO4和可溶性有机盐如 HCOONa, HC00K。调整钻井液密度，提高钻井液对钻屑的抑制水化分散特性。本发明的无固相强抑制性钻井液制备的原则是先加大分子主剂，再加小分子其它辅助处理剂，最后加入可溶性盐，具体的制备顺序如下(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照设定的重量体积比加入提粘剂，以 600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的体积比加入抑制剂，以600转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的重量体积比加入降滤失剂，以600 转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的重量体积比加入泥饼改善剂，以 600转/分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的重量体积比加入可溶性盐，以600 转/分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。上述的无固相强抑制性钻井液在制备过程中，当某一步骤中加入的处理剂不只一种时可选择其中某一种，也可根据钻井液的实际需求，经测算加入两种以上的试剂，以实现钻井液某些物理指标的提高，如在降滤失剂选择时，采用SMP-II型的磺化酚醛树脂，就可以将钻井液耐温性能提高到140°C。上述无固相强抑制性钻井液在调节钻井液密度时，可通过可溶性盐用量上的增减实现。
具体实施例方式下面结合具体实施例，对本发明的无固相强抑制性钻井液配方及其制备方法予以进一步说明。实施例一依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+4kg/m3提粘剂+0. 012m3/m3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐，上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用改性淀粉，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用KCL ；按如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比4kg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. 012m3/m3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mig/m3加入改性淀粉，以600 转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入KCL，以600转 /分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。实施例二 依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+6kg/m3提粘剂+0. 012m3/m3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐，上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用聚阴离子纤维素PAC-LV，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用K2SO4 ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比mcg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. 012m3/m3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mcg/m3加入聚阴离子纤维素 PAC-LV,以600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入K2SO4,以600转 /分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。实施例三依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+4kg/m3提粘剂+0. 008m3/m3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐；上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用改性淀粉，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用HCOONa ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比4kg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. OOSmVm3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mcg/m3加入聚改性淀粉，以 600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入HCOONa，以600 转/分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。实施例四依据所需钻井液的量，采用如下配方 清水+6kg/m3提粘剂+0. 008m3/m3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐； 上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用改性淀粉，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用HCOOK ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比mcg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. OOSmVm3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mcg/m3加入聚改性淀粉，以 600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入HC00K，以600 转/分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。实施例五依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+5kg/m3提粘剂+0. 012m3/m3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用改性淀粉，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用KCL ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比^g/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. 012m3/m3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mcg/m3加入聚改性淀粉，以 600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入KCL，以600转 /分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。实施例六依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+6kg/m3提粘剂+0. OlOmVm3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐；上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用改性淀粉，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用KCL ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比mcg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. OlOmVm3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mcg/m3加入聚改性淀粉，以600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入KCL，以600转 /分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液。实施例七依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+6kg/m3提粘剂+0. OlOmVm3抑制剂+8kg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用磺化酚醛树脂SMP-I，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用KCL ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比mcg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. OlOmVm3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比mig/m3加入磺化酚醛树脂 SMP-I，以600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入KCL，以600转 /分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液，该钻井液可抗温100°c。实施例八依据所需钻井液的量，采用如下配方清水+6kg/m3提粘剂+0. OlOmVm3抑制剂+Ukg/m3降滤失剂+20kg/m3泥饼改善剂 +200kg/m3可溶性盐；上式中提粘剂采用改性黄原胶，抑制剂采用有机胺类，降滤失剂选用磺化酚醛树脂SMP-II，泥饼改善剂选用磺化浙青SAS，可溶性盐选用KCL ；按照如下步骤制备(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照重量体积比mcg/m3加入改性黄原胶， 以600转/分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照体积比0. OlOmVm3加入有机胺类，以600 转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比12kg/m3加入磺化酚醛树脂 SMP-II，以600转/分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比20kg/m3加入SAS，以600转/ 分钟，搅拌0.5小时； (5)在完成上一步骤配制的液体中，按照重量体积比200kg/m3加入KCL，以600转 /分钟，搅拌1小时，完成配制，得到无固相强抑制性钻井液，该钻井液可抗温140°C。本发明上述八个实施例获得的无固相强抑制性钻井液，经现场检测的泥浆性能见表一无固相强抑制性钻井液八个实施例的泥浆性能表。
无固相强抑制性钻井液八个实施例的泥浆性能表
实施例密度 g/cm 3失水/泥饼 mlPHGEL Pa/PaAV mPa.sPV mPa.sYP Pa一1.119.2102.0/3.014771.118.6105.0/7.5186121.119.6102.5/3.01147四1.118.6104.5/5.521813五1.119.0104.0/5.020812六1.118106.5/8.0261313七1.118.6105.0/7.518612八1.109.0103.5/4.017.5611.5 表中可见八个实施例中，钻井液的失水都小于10ml，可保证大斜度井井壁稳定； 且在油气层，较小的失水量，对保持地层的原有物性，防止地层污染起到关键作用。本发明在大港油田滨深3X 1等6 口井作为钻开液应用，解决了该地区深层沙河街欠平衡控压钻井中钻井液的高温稳定性、地层污染、砂泥岩井壁不稳定和润滑性等技术难题，渗透率恢复值达85%以上。
权利要求
1.一种无固相强抑制性钻井液的配方为清水、4 ^g/m3提粘剂、0. 008 0. 012m3/m3 抑制剂、8 20kg/m3降滤失剂、20kg/m3泥饼改善剂和200 300kg/m3可溶性盐，其特征在于上述配方中所述的清水为经测试矿化度小于3000ppm，不含表面活性剂的工业用水；提粘剂为改性黄原胶，改性黄原胶分子式为(C6HltlO5)n的生物聚合物；抑制剂为有机胺类，代表性结构简式为=NH2(RCH2CHO) XCH2RCHNH2，式中R为含有1 6个碳原子烷基，χ值为1 10的整数；降滤失剂为改性淀粉、PAC-LV聚阴离子纤维素、SMP-I、SMP-II磺化酚醛树脂等处理剂中的某一种；泥饼改善剂为磺化浙青SAS ；可溶性盐为KCL、K2SO4, HCOONa, HCOOK等其中的某一种。
2.如权利要求1所述的无固相强抑制性钻井液的制备方法，按照其配方所述，其特征在于制备时在清水中先加入大分子的主剂，再加入小分子的其它辅助处理剂，最后加入可溶性盐；具体步骤如下(1)测算钻井液所需清水量，在清水中，按照设定的重量体积比加入提粘剂，以600转/ 分钟，搅拌1小时；(2)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的体积比加入抑制剂，以600转/分钟，搅拌1小时；(3)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的重量体积比加入降滤失剂，以600转/ 分钟，搅拌1小时；(4)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的重量体积比加入泥饼改善剂，以600转 /分钟，搅拌0.5小时；(5)在完成上一步骤配制的液体中，按照设定的重量体积比加入可溶性盐，以600转/ 分钟，搅拌1小时，完成配置，得到无固相强抑制性钻井液。
全文摘要
本发明涉及一种无固相强抑制性钻井液的配方和制备方法，主要解决了地层污染、砂泥岩井壁不稳定和润滑性等技术难题。本发明钻井液配方为清水+提粘剂+抑制剂+降滤失剂+泥饼改善剂+可溶性盐；其中提粘剂为改性黄原胶，抑制剂为有机胺类，降滤失剂选用改性淀粉等，泥饼改善剂为磺化沥青SAS，可溶性盐可选用KCL、K2SO4、HCOONa、HCOOK，在清水中先加大分子的主剂，再加小分子的其它辅助处理剂，最后加入可溶性盐得到本发明的钻井液。本发明的钻井液的失水小于10ml，可保证大斜度井井壁稳定，保持地层的原有物性，防止地层污染，此外，还具有高温稳定性，渗透率恢复值达85％以上。
文档编号C09K8/10GK102226075SQ201110100310
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者杨丽, 王伟忠, 郭剑梅, 马翠雪, 马运庆, 黄达全 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司