一种干热岩用水基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种干热岩用水基钻井液及其制备方法，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：碱金属氢氧化物0.1％-1％；海泡石2％-10％；无机增粘剂1％-10％；高温护胶剂1％-5％；高温降滤失剂2％-10％；特种油2％-20％；乳化剂0.5％-2％；高温稳定剂0.5％-5％；钻井液加重材料2％-60％；溶剂为水。本发明专利技术通过在钻井液中添加高温护胶剂及高温稳定剂，使得水基钻井液的抗温能力达到260℃，能够满足超高温井的作业要求，且该体系的温度适用范围广，适合不同井段的施工作业，减少管柱程序，简化现场施工作业且节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及资源勘探及石油开采
，更具体地，涉及一种勘探开发干热岩地热资源的干热岩用钻井液及其制备方法。
技术介绍
干热岩资源有着巨大的开发潜力，但由于干热岩勘探开发地层温度较高，在勘探开发上存在很多的科学和工程问题；这样导致勘探开发主要问题及难点集中在高温上，根据勘探开发需求，对钻井液的要求主要集中在克服干热岩的高温上。干热岩大都为变质或结晶岩类岩体，基本不涉及水敏性地层，因此，重点只考虑抗温能力；目前，国外的高温地热已达到300℃以上，水基钻井液使用温度已经超过260℃。与国外相比，国内水基钻井液耐温极限为220℃；在超高温水基钻井液研究方面刚刚起步，在钻井液处理剂方面和现场应用方面还存在一定的差异。就目前发展来看，针对干热岩地热井的开发，为了获取更高温度的地热资源，取得更高的经济效益，这需要钻井液具有更好的抗温能力。而对于水基钻井液的耐高温研究应围绕处理剂研制和钻井液体系配方的优化来进行最终提高钻井液的抗温能力。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出了一种干热岩用水基钻井液及其制备方法。该钻井液高温老化之后具有良好的流变性、滤失控制能力；且具有较强的悬浮稳定性，抑制性能好，能够满足超高温井的作业要求，适用于干热岩井的钻探开发。本专利技术提出了一种干热岩用水基钻井液，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：碱金属氢氧化物0.1％-1％；海泡石2％-10％；无机增粘剂1％-10％；高温护胶剂1％-5％；高温降滤失剂2％-10％；特种油2％-20％；乳化剂0.5％-2％；高温稳定剂0.5％-5％；钻井液加重材料2％-60％；溶剂为水。本专利技术还提供一种用于干热岩用水基钻井液的制备方法，该方法包括将碱金属氢氧化物、海泡石、无机增粘剂、高温护胶剂、高温降滤失剂、特种油、乳化剂、高温稳定剂、钻井液加重材料和水按比例混合。本专利技术通过在钻井液中添加高温护胶剂及高温稳定剂，使得水基钻井液的抗温能力达到260℃，能够满足超高温井的作业要求，且该体系的温度适用范围广，适合不同井段的施工作业，减少管柱程序，简化现场施工作业且节约成本。具体实施方式本专利技术提供一种干热岩用水基钻井液，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：碱金属氢氧化物0.1％-1％；海泡石2％-10％；无机增粘剂1％-10％；高温护胶剂1％-5％；高温降滤失剂2％-10％；特种油2％-20％；乳化剂0.5％-2％；高温稳定剂0.5％-5％；钻井液加重材料2％-60％；溶剂为水。各组分之和为百分之百。优选地，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：碱金属化合物0.1％-0.5％；海泡石3％-5％；无机增粘剂3％-5％；高温护胶剂1％-3％；高温降滤失剂2％-5％；特种油为5％-10％；乳化剂为0.5％-2％；高温稳定剂1％-3％；钻井液加重材料5％-50％；溶剂为淡水。本专利技术中所述高温护胶剂优选为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧丁基磺酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵中的至少2种单体通过共聚反应合成的多元共聚物。所述高温护胶剂的制备方法可以为本领域的常规制备多元共聚物方法。例如将KOH或NaOH溶于适量水中配成溶液，然后在搅拌条件下按比例依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)，丙烯酸(AA)，丙烯酰胺(AM)，使其充分溶解后通氮气30-60min，用10％KOH或NaOH溶液将体系的pH值调至9-11，升温至35-60℃，加入引发剂(例如偶氮二异丁腈)，在搅拌条件下反应30-120min，得凝胶状或固体状产物。产物在100-120℃下烘干粉碎，即得共聚物。进一步优选地，所述高温护胶剂为重量比为3-8:0.5-3:0.5-3:1的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酰氧丁基磺酸通过共聚反应合成的多元共聚物；所述重量比优选为4.5-6.5:1.5-2:1.5-2:1优选地，所述碱金属氢氧化物为NaOH。优选地，所述无机增粘剂为疏水改性的蒙脱石，所述改性方法优选为表面活性剂处理，所述表面活性剂优选为季铵盐型表面活性剂。改性的具体方法为本领域的常规方法。优选地，所述高温降滤失剂选自磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、氧化沥青和乳化沥青中的至少一种。进一步优选为磺化褐煤树脂和磺化酚醛树脂的混合物，二者的比例优选为1-3:1。优选地，所述特种油为柴油、白油和合成基液中的至少一种，进一步优选为白油。所述合成基液为本领域公知的概念，可以为用于水基钻井液的各种合成基液，优选为酯类、醚类和聚α-烯烃中的至少一种。优选地，所述钻井液加重材料为碳酸钙、重晶石和赤铁矿中的至少一种。优选地，所述高温稳定剂为亚硫酸盐、磺酸盐和非离子表面活性剂中的至少一种；其中亚硫酸盐为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钾和亚硫酸钾中的至少一种；磺酸盐为羟乙基磺酸盐、羟丙基磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的至少一种；非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇型非离子表面活性剂和烷基硫醇聚氧乙烯醚中的至少一种。优选地，所述乳化剂为重量比为1:1-5的单硬脂酸甘油酯和失水山梨醇月桂酸酯的混合物，最优选为1:1.25-1.35，其中，单硬脂酸甘油酯的亲水亲油平衡值(HLB)为3.8，失水山梨醇月桂酸酯的亲水亲油平衡值(HLB)为8.6。本专利技术还提供一种干热岩用水基钻井液的制备方法，该方法包括将碱金属氢氧化物、海泡石、无机增粘剂、高温护胶剂、高温降滤失剂、特种油、乳化剂、高温稳定剂、钻井液加重材料和水按比例混合。下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例1高温护胶剂的制备将NaOH5g溶于500ml水中配成溶液，然后在搅拌条件下，按表1单体配比依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)，丙烯酸(AA)，丙烯酰胺(AM)，使其充分溶解，通氮气30min，用10％NaOH溶液将体系的pH值调至10，升温至50℃，加入引发剂(偶氮二异丁腈)，在搅拌条件下反应90min，得凝胶状或固体状产物。产物在120℃下烘干粉碎，即得共聚物处理剂。按照上述反应，对AM/AMPS/AOBS/AA几种单体按照物质的量比进行不同的加量配比反应，对应共聚物如下表1所示。表1不同单体配比情况(单位mol)将上述反应得到的共聚物，加入到4wt％钻井液用土浆中，在180℃下热滚16h后，测试其性能，测试结果见表2。表2聚合物性能对比Φ6/Φ3表示低速剪切速率。热滚前后样品测定值变化越小代表越稳定，从表1和表2可知，2#共聚物对土浆性能影响最小，可以保证土浆中粘土颗粒在高温下有足够的吸附量和厚的水化膜，有效防止粘土颗粒的高温聚结和钝化。实施例2干热岩用水基钻井液体系滤失量控制本专利技术采用降滤失剂和乳化封堵两个方面来对该钻井液体系的滤失量进行控制评价，具体如下：(1)抗高温降滤失剂评价抗高温降滤失剂为磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、氧化沥青和乳化沥青中的至少一种。以下比例均为质量体积比，以水为溶剂。体系1的配方为：0.3％的NaOH；5％的海泡石；5％的无机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干热岩用水基钻井液，其特征在于，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种干热岩用水基钻井液，其特征在于，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：2.根据权利要求1所述的干热岩用水基钻井液，其中，该钻井液包括按质量体积比计的以下组分：3.根据权利要求1所述的干热岩用水基钻井液，其中，所述高温护胶剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧丁基磺酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵中的至少2种单体通过共聚反应合成的多元共聚物。4.根据权利要求3所述的干热岩用水基钻井液，其中，所述高温护胶剂为重量比为3-8:0.5-3:0.5-3:1的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酰氧丁基磺酸通过共聚反应合成的多元共聚物；所述重量比优选为4.5-6.5:1.5-2:1.5-2:1。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的干热岩用水基钻井液，其中，所述碱金属氢氧化物为NaOH。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的干热岩用水基钻井液，其中，所述无机增粘剂是疏水改性的蒙脱石；所述改性方法优选为表面活性剂处理；所述表面活性剂优选为季铵盐型表面活性剂。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文倩，王延新，邢倩，胡德云，王荐，黄屋宇，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中国石化集团新星石油有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11