一種超高密度油基鉆井液及其配制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油天然氣及頁巖氣鉆井工程油基鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超 高密度油基鉆井液及其配制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，中國陸上和海上石油天然氣鉆采正在向深層（地下4500m以深）、超深層 (地下6000m以深）和頁巖氣等含油氣領(lǐng)域延伸，如四川、新疆、南海等油區(qū)。鉆井過程中面 臨高壓（高于70MPa)和高水敏性、易坍塌泥頁巖的技術(shù)難題。
[0003] 在上述地層鉆水平井開發(fā)石油天然氣時(shí)，需要使用油基鉆井液。油基鉆井液與水 基鉆井液相比具有抗高溫、抗鹽、抗鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好和對油氣層損害程度 小等多種優(yōu)點(diǎn)，已發(fā)展成為鉆高難度的深井、頁巖氣井、大斜度定向井、水平井和各種復(fù)雜 地層井的重要手段。
[0004] 在應(yīng)對超高壓地層及強(qiáng)水敏性地層時(shí)，需使用超高密度油基鉆井液。但長期以來， 超高密度（多2. 4g/cm3)的油基鉆井液由于固相含量極高，其流變性與懸浮能力很難協(xié)調(diào)， 要么粘度太高，流動(dòng)阻力太大，鉆井排量達(dá)不到凈化井眼要求；要么粘度不足，加重劑在井 內(nèi)高溫、低流速或靜態(tài)時(shí)沉降嚴(yán)重。因此，現(xiàn)有技術(shù)的超高密度油基鉆井液存在乳化穩(wěn)定 性和流變性差的問題，易造成井壁掉塊坍塌，而出現(xiàn)阻卡和鉆井周期長等復(fù)雜情況，導(dǎo)致故 障。所以，超高密度油基鉆井液極難配制且穩(wěn)定性差，難以適應(yīng)超深油氣井和高壓頁巖氣井 長時(shí)間鉆井、完井要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種超高密度油基鉆井液及其配制方法。其具有各 種處理劑加量小，配制成本低，破乳電壓高，流變性好，濾失量小，環(huán)保性較好，抗水、土、鹽、 水基鉆井液及水泥漿污染性能強(qiáng)等特點(diǎn)，可應(yīng)用于超高壓油氣井、頁巖氣井及強(qiáng)水敏性地 層的大位移井和水平井等特殊鉆井作業(yè)。
[0006] 本發(fā)明通過大量試驗(yàn)研究，形成了超高密度油基鉆井液配方體系（Hff 0BS/TY 0BS)。一種超高密度油基鉆井液，其密度為0. 93g/cm3 - 2. 80g/cm3;它由以下重量百分比的 原材料配制而成：
[0007] (1)基礎(chǔ)油：42· 00% - 95. 00% ;
[0008] (2)乳化劑：0.90% - 2.60%;
[0009] ⑶潤濕劑：0· 20% - 0· 70% ;
[0010] (4)增粘劑：0· 20% -3. 00% ;
[0011] (5)降濾失劑：1· 00% -3. 00% ;
[0012] (6)提切劑：0·00% - 0· 20% ;
[0013] (7)堿度調(diào)節(jié)劑：0· 90 % - 3. 00% ;
[0014] (8)氯化鈣水溶液：5· 00% -28. 00% ;
[0015] (9)封堵劑：0· 00% -2· 00% ;
[0016] (10)加重劑：余量；
[0017] 所述的乳化劑為改性松漿油或長鏈烷基脂肪酸聚酰胺類非離子表面活性劑；
[0018] 所述的潤濕劑為長鏈烷基季銨鹽類陽離子表面活性劑；
[0019] 所述的增粘劑為有機(jī)蒙脫石、有機(jī)膨潤土或聚酰胺樹脂；
[0020] 所述的降濾失劑為油溶性樹脂、磺化瀝青、改性磺化瀝青、氧化瀝青、改性氧化瀝 青或腐殖酸酰胺；
[0021] 所述的提切劑為多元酰胺共聚物或脂肪酸聚酰胺；
[0022] 所述的堿度調(diào)節(jié)劑為氧化鈣或氧化鎂；
[0023] 所述的封堵劑為碳酸鈣、二氧化硅或順丁橡膠；
[0024] 所述的加重劑為四氧化三錳、鈦鐵礦粉、高密度重晶石粉或碳酸鈣。
[0025] 進(jìn)一步的，所述乳化劑可單獨(dú)使用，也可以復(fù)配使用；所述增粘劑可單獨(dú)使用，也 可復(fù)配使用；所述降濾失劑可單獨(dú)使用，也可以復(fù)配使用；所述堿度調(diào)節(jié)劑可單獨(dú)使用，也 可以復(fù)配使用；所述封堵劑可單獨(dú)使用，也可以復(fù)配使用；所述加重劑可單獨(dú)使用，也可以 復(fù)配使用。
[0026] 進(jìn)一步的，所述基礎(chǔ)油為0#柴油、-10#柴油、-20#柴油、-35#柴油、3#白油、5#白 油，或氣制油。
[0027] 進(jìn)一步的，上述基礎(chǔ)油可單獨(dú)使用，也可以選擇其中兩種基礎(chǔ)油組合使用。甚至多 種基礎(chǔ)油組合使用。
[0028] 進(jìn)一步的，所述氯化鈣水溶液的質(zhì)量濃度為20. 00% -35. 00%。
[0029] 進(jìn)一步的，所述的一種超高密度油基鉆井液的配制方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0030] a、在攪拌條件下，將乳化劑和潤濕劑加入到基礎(chǔ)油中，繼續(xù)攪拌，使體系混合攪拌 均勻；
[0031] b、維持?jǐn)嚢璧臈l件下，將堿度調(diào)節(jié)劑及氯化鈣水溶液加入上述體系中，使體系混 合攪拌均勻；
[0032] c、維持?jǐn)嚢璧臈l件下，再加入提切劑、有機(jī)土、降濾失劑和封堵劑，使體系混合攪 拌均勻；
[0033] d、維持?jǐn)嚢璧臈l件下，最后加入加重劑，使整個(gè)體系混合攪拌均勻。最終制得本發(fā) 明所述的超高密度油基鉆井液。
[0034] 進(jìn)一步的，配制過程中，高速攪拌的攪拌速度優(yōu)選為：10000_12000r/min ;配制過 程中各組分的加入順序不固定，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整交換。
[0035] 在現(xiàn)場實(shí)際配制時(shí)，在充分?jǐn)嚢钘l件下按先后順序?qū)⒂袡C(jī)土、乳化劑、潤濕劑加入 到基礎(chǔ)油中，充分?jǐn)嚢枋贵w系混合均勻；然后加入增粘劑、生石灰、降濾失劑等材料，充分?jǐn)?拌均勻；再緩慢加入封堵劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?；在有泥漿槍、攪拌器、混合漏斗等強(qiáng)烈剪切設(shè) 備的條件下，將剛配好的氯化鈣水溶液緩慢加入油相中，攪拌均勻，使其充分乳化；最后加 入加重劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，配制成超高密度油基鉆井液。
[0036] 本發(fā)明所述的超高密度油基鉆井液其性能如下：密度為0. 93- 2. 80g/cm3,高溫高 壓濾失量<5ml，PV(表示塑性粘度）為8-135mPa.s，YP(表示動(dòng)切力）為6-18Pa，Φ6(表 示在6rpm轉(zhuǎn)速下粘度計(jì)的讀值）為3-18, Φ 3(表示在3rpm轉(zhuǎn)速下粘度計(jì)的讀值）為3- 17。
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明提供的這種超高密度油基鉆井 液體系最高密度可達(dá)2. 80g/cm3,適用密度范圍0. 93g/cm3-2. 80g/cm3;實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室配制 和現(xiàn)場配制。所配制超高密度油基鉆井液有良好的乳化穩(wěn)定性、流變性以及強(qiáng)抑制性。該油 基鉆井液具有各種處理劑加量小，配制成本低，破乳電壓高，流變性好，濾失量小，環(huán)保型較 好等特點(diǎn)。超高密度油基鉆井液擴(kuò)大了油基鉆井液的密度使用范圍，能滿足超高壓油氣井、 頁巖氣井、強(qiáng)水敏性地層鉆井作業(yè)要求，為大位移水平井等特殊鉆井作業(yè)提供技術(shù)支持；同 時(shí)，可保證鉆井施工安全，顯著降低鉆井成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【附圖說明】
[0038] 圖1是實(shí)施例1中所述的超高密度油基鉆井液的高溫高壓稠度曲線；
[0039] 圖1中：橫軸表示時(shí)間軸，曲g
*為溫度曲線，0-200標(biāo) 度的縱軸表示溫度軸，曲線一^為稠度曲線，0-100標(biāo)度的縱軸表示稠度軸。
[0040] 表1是實(shí)施例1-5所述各不同密度的超高密度油基鉆井液在老化后的性能表；
[0041] 表1中：密度的單位為g/cm3; Φ6/3表示6/3rpm轉(zhuǎn)速下粘度計(jì)的讀值;AV表示表 觀粘度，單位為mPa · s ;PV表示塑性粘度，單位為mPa · s ;YP表示動(dòng)切力，單位為Pa ;YP/PV 表示動(dòng)塑比，單位為Pa/mPa · s ;Gel表示初切和終切，單位均為Pa ;ES表示破乳電壓，單位 為V ;API表示濾失量，單位均為ml ;HTHP表示高溫高壓濾失量，單位均為ml。
[0042] 表2是效果例2中所述密度的超高密度油基鉆井液的抗土侵性能和抗水侵性能 表。
[0043] 表3是效果例3中所述密度的超高密度油基鉆井液的抗水基鉆井液污染性能表。
[0044] 表4是效果例4中所述密度的超高密度油基鉆井液的抗水泥污染性能表。
[0045] 表5是效果例5中所述密度的超高密度油基鉆井液的抗石膏污染性能表。
[0046] 表6是效果例6中所述密度的超高密度油基鉆井液及其他介質(zhì)的巖肩滾動(dòng)回收試 驗(yàn)數(shù)據(jù)表。
[0047] 表7是效果例7中所述的不同介質(zhì)對巖心的抑制性數(shù)據(jù)表。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0049] 實(shí)施例1 :一種密度為2. 80g/cm3,油水比為95:5的超高密度油基鉆井液。它由以 下重量百分比的原材料制備而成，基礎(chǔ)油：285. 0ml ;乳化劑：6. 0g ;潤濕劑：4. 8g ;有機(jī)土 ： 6.(^;降濾失劑：12.(^;提切劑：0.88;堿度調(diào)節(jié)劑：6.(^;質(zhì)量濃度為20%的氯化鈣水溶 液：15.0ml ;加重劑：1382. 0g。
[0050] 其配制方法包括以下步驟：
[0051] a、將基礎(chǔ)油加入高攪杯中，再加入乳化劑、潤濕劑，以12000r/min高速攪拌 lOmin，使體系混合攪拌均勾；
[0052] b、維持?jǐn)嚢璧臈l件下，將堿度調(diào)節(jié)劑及氯化鈣鹽水加入到高攪杯中，以12000r/ min高速攪拌lOmin，使加入組分混合攪拌均勾；
[0053] c、維持?jǐn)嚢璧臈l件下，加入提切劑、有機(jī)土、降濾失劑，以12000r/min高速攪拌 20min，使加入組分混合攪拌均勾；
[0054] d、維持?jǐn)嚢璧臈l件下，最后加入加重劑，以12000r/min高速攪拌40min，配制成密 度為2. 80g/cm3的超高密度油基鉆井液。
[0055] 如圖1所示，用7716型HTHP稠度儀，在設(shè)定溫度130°C，壓力67MPa，時(shí)間8h的條 件下，測試上述密度2. 80g/cm3的油基鉆井液得到的高溫高壓稠度曲線。
[0056] 稠度儀從室溫、常壓的條件下開始線性升溫、升壓（壓力值可在稠度儀上直接讀 取），71min溫度升至130°C，壓力升至67MPa，穩(wěn)定8小時(shí)。鉆井液初始稠度為23BC，溫度高 于40°C后，稠度隨溫度升高而降低；溫度升至130°C，壓力升至67MPa時(shí)，稠度降至16BC ;在 溫度為130°C，壓力為67MPa的條件下穩(wěn)定8小時(shí)，稠度穩(wěn)定在16BC不變，表明高溫高壓下 超高密度油基鉆井液流動(dòng)性穩(wěn)定。
[0057] 實(shí)施例2 :-種密度為2. 50g/cm3,油水比為9:1的超高密度油基鉆井液。它由 以下重量百分比的原材料制備而成，基礎(chǔ)油：270ml ;乳化劑：6. Og ;潤濕劑：4. 8g ;有機(jī)土 ： 7.28;降濾失劑：12.(^;提切劑：0.58;堿度調(diào)節(jié)劑：6.(^;質(zhì)量濃度為20%的氯化鈣水溶 液：30.0ml