一种抗高温水基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗高温水基钻井液及其制备方法，以质量百分含量计，包括如下组分：基浆：85%～97%，高软化点沥青液：3%～15%。制备方法如下：（1）将高软化点沥青原料加入到水中进行粉碎，然后加入稳定分散剂，混合均匀，得到高软化点沥青液；（2）将高软化点沥青液、性能调节剂和基浆混合均匀，得到抗高温水基钻井液。本发明专利技术水基钻井液中，高软化点沥青颗粒分散均匀、稳定，钻井液抗高温滤失能力强，制备方法简便，节约成本，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻井液及其制备方法，特别是含有高软化点沥青组合物钻井液，属于石油钻井开采

技术介绍
随着石油勘探与开发的发展，钻井深度不断加深，钻遇地层愈来愈复杂，定向井、水平井等特殊工艺井的数量逐渐增多。这使钻井工程对钻井液的使用性能，特别是抗高温能力提出了更高的要求。沥青类产品作为重要的钻井液处理剂，具有良好的防塌、润滑、降低滤失和高温稳定等综合效能。然而一般软化点沥青会因为过度软化甚至流淌而无法满足深井下的高温作业要求。高软化点沥青是指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。高软化点沥青可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量的作用。为了提高钻井液用沥青类产品的使用性能，国内外先后公开了很多方法对沥青进行改性。其中最主要的方法就对沥青进行磺化。如US3485745、CN99109453、CN201010250241等。这种方法虽然能够增加产品的水溶性，但是油溶率较低。沥青经磺化后主要生成了磺酸盐，产品的软化点几乎测不出来，只能在较低的温度条件下使用。而且其颗粒没有弹性、变形能力差，不能任意嵌入井内的孔道，特别是不规则形孔道，不能很好地起到封堵和降滤失的作用。同时，这种工艺较复杂，对环境容易造成污染。钻井液以其连续相分为油基钻井液和水基钻井液。高软化点石油沥青主要以油溶性为主，所以在油基钻井液中分散性好，应用不成问题。但是在水基钻井液中，由于其水溶性很小，存在分散困难、不易稳定的问题。这也是制约高软化点沥青在水基钻井液中广泛应用的一个主要因素。高软化点沥青在钻井液中使用时，要求以极小的颗粒分散到泥浆体系中，这样既可以保证沥青分散均匀，又可以避免聚结成大的块状物堵塞振动筛而造成无法使用等问题的发生。通常情况下，沥青颗粒的粒径要求在150μm以下，甚至120μm以下方具有良好的使用效果。然而，沥青属于热敏性材料，在粉碎或超细粉碎时，会增加很大成本。即使能够得到细小的沥青颗粒，要想在水基钻井液中稳定分散也是很不容易的。如果不能稳定分散就无法在井下起到封堵和降滤失的作用。
技术实现思路
针对现有技术在高软化点沥青不易粉碎，粉碎后的颗粒在水基钻井液中难于稳定分散等方面存在的问题，本专利技术提供一种抗高温水基钻井液及其制备方法，本专利技术水基钻井液中，高软化点沥青颗粒分散均匀、稳定，钻井液抗高温滤失能力强，制备方法简便，节约成本，适用范围广。本专利技术的抗高温水基钻井液，以质量百分含量计，包括如下组分：基浆：85%～97%；高软化点沥青液：3%～15%。本专利技术钻井液中，所述的基浆是本领域常规的水基钻井液基浆，可以按照现有技术制备，基浆的组成及制备过程为本领域技术人员熟知；如按照以下制备过程进行：在水中加入无水碳酸钠，再加入钙膨润土，高速搅拌并养护一定时间后得到。本专利技术方法中，高软化点沥青液按质量百分比计，包括下列组分：高软化点沥青：30%～70%，稳定分散剂：1%～10%，水：20%~60%。其中高软化点沥青液中，优选加入胶乳，胶乳的加入量占高软化点沥青液质量的10%～30%，高软化点沥青液各组分含量之和为100%。其中，所述的高软化点沥青的软化点为120～220℃，选自氧化沥青、溶脱沥青或天然沥青中的一种或几种混合。所述的稳定分散剂为硫酸盐、季铵盐或木质素磺酸盐中的一种或几种，其中硫酸盐为改性月桂醇基硫酸钠、仲醇基硫酸钠和混合脂肪醇硫酸钠等中的一种或几种；季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵等中的一种或几种；木质素磺酸盐为木质素磺酸钠或木质素磺酸钙。所述的胶乳是天然胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳、聚苯乙烯胶乳或聚丁二烯胶乳中的一种或几种。本专利技术钻井液中，优选加入改性淀粉或水溶性纤维中的一种或几种性能调节剂，以钻井液重量为基准，加入量为0.1%～5%，钻井液重量各组分之和为100%；其中所述的改性淀粉为磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉或阳离子淀粉等中的一种或几种；所述的水溶性纤维为羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇纤维和水溶性PVA纤维中的一种或几种。本专利技术的抗高温水基钻井液的制备方法，包括如下内容：（1）将高软化点沥青原料加入到水中进行粉碎，然后加入稳定分散剂，混合均匀，得到高软化点沥青液；（2）将高软化点沥青液、性能调节剂和基浆混合均匀，得到抗高温水基钻井液。其中，步骤（1）所述的高软化点沥青液中沥青颗粒平均粒径≤120μm。所述的粉碎设备可以是高速剪切乳化机、胶体磨或研磨机中的一种，粉碎时间30~60分钟。高软化点沥青液制备过程中，优选加入胶乳，胶乳和稳定分散剂可以共同加入，也可以先后加入；优选先加入胶乳混合均匀，再加入稳定分散剂混合均匀，混合过程可以在粉碎设备中进行，也可以转移至具有混合功能的设备中进行，混合时间一般为5~30分钟。整个过程可以在常温下进行，水温一般不高于40℃。所述的胶乳是天然胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳、聚苯乙烯胶乳或聚丁二烯胶乳中的一种或几种，固含量为20wt%～60wt%。步骤（2）中的混合过程可以采用普通机械搅拌、高剪切、胶体磨或超声分散等技术手段，混合时间根据物料体系的均匀程度，一般为5~30分钟。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）由于沥青其特殊的物性，普通的机械粉碎方式都会在粉碎的过程中放出大量的热，会使沥青随着温度的升高变软、变粘，已被粉碎的小颗粒很容易重新粘结成大的颗粒。目前，一般采用冷冻粉碎，并加入大量的惰性材料，不仅增加成本，而且容易在钻井液中引入杂质。本专利技术采用在水中进行粉碎的方法，水可以作为冷却介质，防止粉碎过程放热造成沥青粘结等问题的发生。另外，水本身就是钻井液的重要组成部分，所以在以沥青液配置钻井液时不会带来任何杂质。（2）本专利技术高软化点沥青液，引入了胶乳作为改性剂。一方面，胶乳与沥青颗粒有较好的亲和能力，可以均匀地附着在沥青颗粒表面，使沥青颗粒更容易稳定地分散在水中；同时增强了颗粒的可变形能力，即增加颗粒的粘弹使用范围。另一方面，在钻井作业中，颗粒在压力和其它外力的作用下，少部分胶乳可以在井壁和泥饼之间形成薄膜，提高了泥饼的致密性，起到了很好的降低高温高压滤失量的作用。（3）本专利技术高软化点沥青液，加入的稳定分散剂，均为带有表面活性的物质，可使粉碎好的沥青颗粒均匀稳定地分散到液相当中，而且在配制钻井液过程中也会起到稳定整个钻井液体系的作用，增加钻井液的使用性能；本专利技术水基钻井液，还加入了性能调节剂，可以在钻井液体系当中配合其他组分有利于形成胶体形式分散，可以一定程度上改变体系的流变学性质。本专利技术通过先将高软化点沥青制成沥青液后再制备钻井液的方法，不仅解决了沥青常温粉碎的难题，而且通过改性剂、稳定分散剂、性能调节剂等各种添加剂的协同作用，可以使高软化点沥青颗粒稳定均匀分散在水基钻井液中。将本专利技术所得含有改性高软化点沥青的水基钻井液，进行体系粘度、高温高压滤失量等性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗高温水基钻井液，其特征在于：以质量百分含量计，包括如下组分：基浆：85%～97%，高软化点沥青液：3%～15%；其中所述高软化点沥青液按质量百分比计，包括下列组分：高软化点沥青：30%～70%，稳定分散剂：1%～10%，水：20%~60%。

【技术特征摘要】
1.一种抗高温水基钻井液，其特征在于：以质量百分含量计，包括如下组分：基浆：85%～97%，高软化点沥青液：3%～15%；其中所述高软化点沥青液按质量百分比计，包括下列组分：高软化点沥青：30%～70%，稳定分散剂：1%～10%，水：20%~60%。
2.按照权利要求1所述的钻井液，其特征在于：高软化点沥青液中加入胶乳，以高软化点沥青液质量为基准，胶乳加入量为10%～30%。
3.按照权利要求1所述的钻井液，其特征在于：所述的高软化点沥青的软化点为120～220℃，选自氧化沥青、溶脱沥青或天然沥青中的一种或几种混合。
4.按照权利要求1所述的钻井液，其特征在于：所述的稳定分散剂为硫酸盐、季铵盐或木质素磺酸盐中的一种或几种，其中硫酸盐为改性月桂醇基硫酸钠、仲醇基硫酸钠和混合脂肪醇硫酸钠等中的一种或几种；季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种；木质素磺酸盐为木质素磺酸钠或木质素磺酸钙。
5.按照权利要求2所述的钻井液，其特征在于：所述的胶乳是天然胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳、聚苯乙烯胶乳或聚丁二烯胶乳中的一种或几种。
6.按照权利要求1或2所述的钻井液，其特征在于：钻井液中加入改性淀粉或水溶性纤维中的一种或几种性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅丽，姚汉荣，郭皎河，张建峰，刘树华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11