一种深水恒流变合成基钻井液制造技术

本发明专利技术提供了一种深水恒流变合成基钻井液，属于石油天然气深水钻井工程领域。本发明专利技术包括以下重量份数的组分：100份油水混相、1.5～3.0份乳化剂、1～2份碱度调节剂、0.5～1.5份有机土、1～3份合成有机物类降滤失剂、0.5～1.0份天然有机物类降滤失剂、0～100份加重剂。本发明专利技术通过乳化剂、合成有机物类降滤失剂和天然有机物类降滤失剂的协同作用提高了深水恒流变合成基钻井液的恒流变性能，具有真正意义的“恒流变”特征，表观粘度、塑性粘度、动切力、3转读数均变化较小，幅度为各个温度条件下最大差值小于3。

A deepwater constant rheological synthetic drilling fluid

The invention provides a deep water constant rheological synthetic base drilling fluid, which belongs to the field of petroleum and natural gas deep water drilling engineering. The invention includes the following components: 100 oils and water mixtures, 1.5 to 3 emulsifiers, 1~2 alkalinity modifiers, 0.5 to 1.5 organic soil, 1~3 synthetic organic matter filter loss agents, 0.5 to 1 natural organic matter filter loss agents, and 0~100 adding agents. The invention improves the constant rheological properties of the Deepwater constant rheological synthetic base drilling fluid through the synergistic effect of emulsifier, synthetic organic matter filter loss agent and natural organic matter like filtrate loss agent. It has the true meaning of \constant rheology\, and the apparent viscosity, plastic viscosity, dynamic shear force and 3 rotation readings have little change, and the amplitude is different. The maximum difference is less than 3 under the temperature condition.

【技术实现步骤摘要】
一种深水恒流变合成基钻井液
本专利技术涉及石油天然气深水钻井工程
，尤其涉及一种深水恒流变合成基钻井液。
技术介绍
随着能源需求的不断增多，海洋油气勘探已经逐步从近海走向深海，而深海的勘探开发面临着深水、超深水所带来的一系列钻井工程技术难题，深水及超深水钻井面临着天然气水合物堵塞管道，钻井液低温粘度过大而跑浆，深水地层欠压实而带来的井壁失稳等一系列问题。油基钻井液与合成基钻井液是解决上述问题的最优选择。由于海水随着水深的增加，温度急剧降低，深水和超深水在300～3000m这一段基本属于极低温，尤其是泥线附近仅有4℃左右，而在钻井过程中，钻井液循环时，由于要经过海底低温海水的冷却作用，而导致钻井液返出至钻井平台时仍然维持一个较低的温度，因为传统的油基钻井液和合成基钻井液的流变性受温度影响比较大，就会导致钻井液在返出平台后会造成粘度过大而跑浆等问题，严重制约着深水钻井作业。针对这一问题，国内外进行了大量的研究，提出了“恒流变”的概念，即在一定温度范围内(4～65℃)保持恒定的钻井液流变性能，尤其是动切力和3转读数的恒定不变。传统油基钻井液基本采用的是柴油、矿物白油配制的，这些原料具有一定的毒性，因此，深水或超深水常常采用的为合成基钻井液。虽然国内外大量的文献和专利都提出了“恒流变”的概念，并以4～65℃范围内的动切力和3转读数为依据认定钻井液属于具有“恒流变”的特征，但是仍然存在着表观粘度和塑性粘度随着温度的降低而增大的现象，并且增大的幅度很大的问题，如中国专利CN102807848A、201510952579.6以及201510218323.2中都存在着这种问题，表观粘度和塑性粘度随着温度的降低而增大，在钻井过程中钻井液在泵送过程中，会带来一定的压漏地层的风险。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种深水恒流变合成基钻井液。本专利技术提供的深水恒流变合成基钻井液表观粘度和塑性粘度随温度的变化幅度小，各个温度条件下最大差值小于3。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种深水恒流变合成基钻井液，包括以下重量份数的组分：优选地，所述油水混相包括70～85份体积份数的合成基液，15～30份体积份数的氯化钙水溶液。优选地，所述合成基液包括气制油、C8～20的正构烷烃和C8～20的异构烷烃中的一种或几种；所述氯化钙水溶液的质量分数为20～40％。优选地，所述乳化剂由包括以下重量份数的组分制备得到：15～20份妥尔油脂肪酸、15～20份油酸、15～20份芥酸、10～20份十八碳三烯酸、15～20份二乙烯三胺、5～10份甘油。优选地，所述碱度调节剂包括氧化钙、氧化镁和氢氧化钙中的一种或几种。优选地，所述合成有机物类降滤失剂为纳米聚苯乙烯丙烯酸乳液。优选地，所述纳米聚苯乙烯丙烯酸乳液由包括以下重量份数的组分制备得到：100份水、5份脂肪醇聚氧乙烯醚、5份高岭土、2份聚乙烯醇、10份丙烯酸、30份丙烯酸酯、50份苯乙烯、20份氯乙烯、2份过硫酸铵、5份氧化钙。优选地，所述天然有机物类降滤失剂包括天然沥青、天然氧化沥青和腐殖酸酰胺树脂中的一种或几种。优选地，所述加重剂为重晶石和/或碳酸钙。优选地，所述有机土包括有机膨润土。本专利技术提供了一种深水恒流变合成基钻井液，包括以下重量份数的组分：100份油水混相、1.5～3.0份乳化剂、1～2份碱度调节剂、0.5～1.5份有机土、1～3份合成有机物类降滤失剂、0.5～1.0份天然有机物类降滤失剂、0～100份加重剂。本专利技术通过乳化剂、合成有机物类降滤失剂和天然有机物类降滤失剂的协同作用提高了深水恒流变合成基钻井液的恒流变性能，具有真正意义的“恒流变”特征，表观粘度、塑性粘度、动切力、3转读数均变化较小，变化幅度为各个温度条件下最大差值小于3；并且，本专利技术提供的深水恒流变合成基钻井液具有电稳定性高、高温高压失水低的特点；本专利技术通过调整加重剂的用量，使得深水恒流变合成基钻井液的密度调整范围达到0.9～1.6g/cm3，能够满足深水及超深水钻井的需要；本专利技术提供的深水恒流变合成基钻井液具有生物毒性低，可降解性好的特点。具体实施方式本专利技术提供了一种深水恒流变合成基钻井液，包括以下重量份数的组分：在本专利技术中，所述油水混相优选包括70～85份体积份数的合成基液，15～30份体积份数的氯化钙水溶液。本专利技术中，所述油水混相为深水恒流变合成基钻井液的基质。在本专利技术中，所述合成基液优选包括气制油、C8～20的正构烷烃和C8～20的异构烷烃中的一种或几种；所述氯化钙水溶液的质量分数优选为20～40％，更优选为26～30％。当所述合成基液为混合物时，本专利技术对所述混合物中各物质的用量比没有特殊的限定，采用任意比例的混合物即可。以100份重量份数的油水混相为基准，本专利技术提供的深水恒流变合成基钻井液包括1.5～3.0份的乳化剂，优选为2～2.5份。在本专利技术中，所述乳化剂优选由包括以下重量份数的组分制备得到：15～20份妥尔油脂肪酸、15～20份油酸、15～20份芥酸、10～20份十八碳三烯酸、15～20份二乙烯三胺、5～10份甘油。在本专利技术中，所述乳化剂为一体化乳化剂。在本专利技术中，所述乳化剂的制备方法优选包括以下步骤：将妥尔油脂肪酸、油酸和芥酸混合后加热至160℃，抽真空为-0.1MPa进行接枝反应2h后，加入十八碳三烯酸继续1h内升温至320℃发生接枝反应5h后，在30min内降温至200℃，加入二乙烯三胺继续中和并脱水及咪唑反应2h后，在1h内降温至70℃，加入5～10份甘油，减压回流2h脱水后，即得乳化剂。以100份重量份数的油水混相为基准，本专利技术提供的深水恒流变合成基钻井液包括1～3.0份的合成有机物类降滤失剂，优选为2～2.5份。在本专利技术中，所述合成有机物类降滤失剂优选为纳米聚苯乙烯丙烯酸乳液。在本专利技术中，所述纳米聚苯乙烯丙烯酸乳液优选由包括以下重量份数的组分制备得到：100份水、5份脂肪醇聚氧乙烯醚、5份高岭土、2份聚乙烯醇、10份丙烯酸、30份丙烯酸酯、50份苯乙烯、20份氯乙烯、2份过硫酸铵、5份氧化钙。在本专利技术中，所述合成有机物类降滤失剂为液体降滤失剂。在本专利技术中，所述纳米聚苯乙烯丙烯酸乳液的制备方法优选包括以下步骤：将水、脂肪醇聚氧乙烯醚、高岭土和聚乙烯醇混合，加入丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯和氯乙烯后持续通氮气发生乳化反应2h后，加入过硫酸铵，并加热至120℃，压力控制在1.2～1.5MPa，进行聚合反应得到聚合产物，聚合产物1h内降温至70℃后，并保温3h后加入氧化钙，进行中和反应，得到纳米聚苯乙烯丙烯酸乳液。以100份重量份数的油水混相为基准，本专利技术提供的深水恒流变合成基钻井液包括0.5～1.0份的天然有机物类降滤失剂。在本专利技术中，所述天然有机物类降滤失剂包括天然沥青、天然氧化沥青和腐殖酸酰胺树脂中的一种或几种；当所述天然有机物类降滤失剂为混合物时，本专利技术对所述混合物中各天然有机物类降滤失剂的用量比没有特殊的限定，采用任意比例的混合物即可。本专利技术通过乳化剂、合成有机物类降滤失剂和天然有机物类降滤失剂的协同作用提高了深水恒流变合成基钻井液的恒流变性能，具有真正意义的“恒流变”特征，表观粘度、塑性粘度、动切力、3转读数均变化较小，变化幅度为各个温度条件下最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深水恒流变合成基钻井液，包括以下重量份数的组分：

【技术特征摘要】
1.一种深水恒流变合成基钻井液，包括以下重量份数的组分：2.根据权利要求1所述的深水恒流变合成基钻井液，其特征在于，所述油水混相包括70～85份体积份数的合成基液，15～30份体积份数的氯化钙水溶液。3.根据权利要求2所述的深水恒流变合成基钻井液，其特征在于，所述合成基液包括气制油、C8～20的正构烷烃和C8～20的异构烷烃中的一种或几种；所述氯化钙水溶液的质量分数为20～40％。4.根据权利要求1所述的深水恒流变合成基钻井液，其特征在于，所述乳化剂由包括以下重量份数的组分制备得到：15～20份妥尔油脂肪酸、15～20份油酸、15～20份芥酸、10～20份十八碳三烯酸、15～20份二乙烯三胺、5～10份甘油。5.根据权利要求1所述的深水恒流变合成基钻井液，其特征在于，所述碱度调节剂包括氧化钙、氧化镁和氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明标，李中，由福昌，李炎军，刘和兴，
申请(专利权)人：长江大学，中海石油中国有限公司湛江分公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42