一种抗高温高钙盐钻井液及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗高温高钙盐钻井液及制备方法。钻井液包括按重量份数计的以下组分：水 100重量份；粘土矿物 0.8～3重量份；氧化钙 0.3～2重量份；氢氧化钠 0.5～1.5重量份；抗钙降滤失剂A 0.3～2重量份；抗钙降滤失剂B 1～5重量份；分散剂 0.5～4重量份；磺化酚醛树脂 2～6重量份；沥青类防塌剂 1～4重量份；润滑剂 1～5重量份；氯化钾 0～20重量份；氯化钙 4～15重量份；加重剂 0～300重量份。本发明专利技术具有较好的抑制防塌能力，流变性、悬浮稳定性好，高温高压滤失量低，适用于含高钙盐水地层以及易塌地层的钻进施工。

A high temperature and high calcium salt drilling fluid and its preparation method

The invention discloses a high temperature and high calcium salt drilling fluid and a preparation method thereof. The drilling fluid consists of the following components by weight: water 100 parts by weight; clay minerals 0.8-3 parts by weight; calcium oxide 0.3-2 parts by weight; sodium hydroxide 0.5-1.5 parts by weight; anti-calcium loss reducer A 0.3-2 parts by weight; anti-calcium loss reducer B 1-5 parts by weight; dispersant 0.5-4 parts by weight; sulfonated phenolic resin 2 parts by weight. 6 parts by weight; 1-4 parts by weight of asphalt anti-sloughing agent; 1-5 parts by weight of lubricant; 0-20 parts by weight of potassium chloride; 4-15 parts by weight of calcium chloride; 0-300 parts by weight of aggravating agent. The invention has good anti-collapse ability, good rheological property, suspension stability, low high temperature and high pressure filtration, and is suitable for drilling in high calcium saline formation and collapse-prone formation.

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温高钙盐钻井液及制备方法
本专利技术涉及钻井
，进一步地说，是涉及一种抗高温高钙盐钻井液及制备方法。
技术介绍
在石油天然气的勘探开发中常钻遇盐膏层及盐水层，对钻井液性能影响较大，尤其是当钙、镁离子含量高的地层水侵入钻井液时，导致钻井液的流变性及滤失量等性能失去控制，不仅严重影响钻探作业的速度，还大大增加了工程的安全风险。钙、镁等高价金属离子对钻井液性能的破坏主要是因为其对造浆土以及高分子聚合物类处理剂有严重的影响。Ca2+可强烈吸附在粘土颗粒表面或进入晶层间进行离子交换，强烈压缩双电层，使表面电位下降、水化膜变薄，不仅导致粘土晶片发生面-面、端-端聚结而发生粘土颗粒絮凝；而且表面电位下降严重影响聚合物处理剂与粘土间的吸附，二者的增粘、捕集及物理堵塞等过程也受到影响，滤失量的控制变差。而且，高价的金属离子可使高分子聚合物长链产生卷曲，一些功能基团被包裹或者与高价离子作用，大大降低其在粘土表面的吸附能力从而失去作用，而且长链的卷曲会直接导致其在水基钻井液中粘度的大幅度降低，含有固相加重剂的钻井液易产生加重剂沉降，使钻井施工发生复杂事故。同时钻井液所处的高温环境会强化Ca2+对聚合物类降滤失剂、增粘剂以及粘土颗粒的影响，导致钻井液性能进一步恶化。国外公司研发的AQUA-DRILL高钙醇基钻井液，含5～10％CaCl2、1～4％AQUA-COL聚乙二醇类处理剂，具有很强的页岩抑制性，在胜利油田雪古1井应用，但是在使用过程中逐渐暴露出抗高温性能不足、高浓度CaCl2条件下滤失量难以控制、处理剂消耗量大等问题。近年来国内开发的强抑制性高钙盐钻井液在新疆中1H井、中原油田桥90井等井应用，井温不高于120℃，Ca2+不高于4000mg/L。目前缺乏钙离子浓度更高条件下的抗温能力强的钻井液体系。
技术实现思路
针对现有技术中在高钙盐条件下抗温能力不足、高温高压滤失量难以控制等问题，本专利技术提供了一种抗高温高钙盐钻井液及制备方法。钻井液中氯化钙含量可达10％，抗温达到150℃，钻井液体系悬浮稳定性和防塌性较好，能有效地控制地层造浆、抑制粘土和钻屑的分散，具有很强的页岩抑制性，可有效解决高温条件下泥页岩膨胀分散和垮塌问题。本专利技术的目的之一是提供一种抗高温高钙盐钻井液。所述钻井液包括按重量份数计的以下组分：所述粘土矿物优选由钠膨润土和抗盐土组成，抗盐土可以是凹凸棒土或短纤维海泡石。抗盐土可提高粘土矿物的在高盐钙条件下的造浆性能，钠膨润土有助于流变性调节和滤失量控制。所述氢氧化钠和氧化钙均可调节体系的pH值在8～10，其中氧化钙可起到一定的pH值缓冲作用。所述加重剂可以是重晶石、碳酸钙、铁矿粉或微锰粉；沥青类防塌剂可以是磺化沥青粉、乳化沥青；所述润滑剂为改性油脂类极压润滑剂。分散剂是自制产品，可有效分散重晶石等加重材料，对钻井液有稀释作用，兼具降滤失作用，已经获得专利授权(ZL201110301295.2)。所述抗钙降滤失剂A是专利技术人之前的申请[申请号201611077028.0]，本申请中所述的抗钙降滤失剂A即申请专利(申请号201611077028.0)中的增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂，也是按照专利(申请号201611077028.0)中的方法制备的。具体如下：所述抗钙降滤失剂A是由包括以下单体的原料聚合而得，各单体按质量百分比计：所述N-乙烯基酰胺类单体优选为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或N-甲基-N-乙烯基乙酰胺；所述丙烯酰胺类单体优选为丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰或N,N-二乙基丙烯酰胺；所述含乙烯基的磺酸单体优选为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸；所述丙烯酸类单体优选为丙烯酸或甲基丙烯酸；所述甲基丙烯酸酯类单体优选为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯。所述抗钙降滤失剂A的制备方法，包含以下步骤：(1)将所述单体加入一定量去离子水中，搅拌下用碱性物质调节溶液的pH值在5～10，优选为6～9，得混合溶液A，混合溶液A中单体的总浓度为10～50％；优选的总重量浓度为20～50％；更优选的总重量浓度为25～45％。所述碱性物质优选为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；(2)将混合溶液A中加入高分子材料，高分子材料的重量为混合溶液A重量的0.05～3％；通氮气0.5～2小时，得混合溶液B；将高分子材料溶于含单体的水溶液中，单体是在高分子聚合物溶液中平缓地进行聚合反应，易于控制；所述高分子材料是在水中可溶解的聚合物，优选为黄原胶、聚阴离子纤维素、环糊精或淀粉；上述步骤(2)中高分子材料的重量优选为混合溶液A重量的0.1～2％；通氮气优选的时间为0.5小时～1小时。(3)混合溶液B在温度30℃～80℃、加入引发剂与络合剂条件下进行反应，反应时间为1小时～8小时，得凝胶状产物，其中引发剂为单体总重量的0.05～0.3％；络合剂为混合溶液B重量的0.03～0.2％。所述引发剂为氧化-还原类引发剂，其中氧化剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠或四甲基乙二胺，所述氧化-还原类引发剂是从氧化剂中的任意一种与还原剂中的任意一种组合即可。所述络合剂为有机胺类络合剂，优选为乙二胺四乙酸或其二钠盐。引发剂优选是为单体总重量的0.05～0.2％，更优选为单体总重量的0.05～0.15％；络合剂优选为混合溶液B重量的0.05～0.1％。上述步骤中混合溶液B的反应温度优选40℃～70℃，加入引发剂与络合剂后反应，反应时间优选2～6小时。(4)将步骤(3)中得到的凝胶状产物切割、干燥、粉碎，制得所述增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂，干燥温度70℃～120℃，优选为80℃～100℃。所述抗钙降滤失剂B是专利技术人之前的申请[申请号201611076867.0]，本申请中所述的抗钙降滤失剂B即申请专利(申请号201611076867.0)中的抗钙盐钻井液降滤失剂，也是按照专利(申请号201611076867.0)中的方法制备的。具体如下：所述抗钙降滤失剂B是由包括以下组分的原料聚合而得：单体、碱和无机材料；所述单体为：含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体；含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体的摩尔百分数分别为：30～70％、5～50％、10～50％；优选：40～65％、10～40％、15～35％。单体、碱和无机材料三者的用量范围分别是70～90wt％、5～25wt％、3～15wt％；优选：75～85wt％、10～20wt％、5～10wt％；所述无机材料为二氧化硅、凹凸棒土、海泡石或活性白土；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；所述含乙烯基的磺酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸；所述N-乙烯基酰胺类单体为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或N-甲基-N-乙烯基乙酰胺。其中，碱的作用是与含乙烯基的磺酸单体进行酸碱中和，调节聚合体系的pH值。无机材料中二氧化硅、凹凸棒土、海泡石或活性白土的加入，可使单体能够在无机材料表面或片层中间进行聚合反应，从而提高聚合物降滤失剂的抗温能力和抗钙盐能力。所述抗钙降滤失剂B的制备方法包括：(1)将无机材料分散于水中，加入碱，搅拌、溶解均匀后得混合溶液C；混合溶液C中无机材料的浓度为2～15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗高温高钙盐钻井液，其特征在于所述钻井液包括按重量份数计的以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种抗高温高钙盐钻井液，其特征在于所述钻井液包括按重量份数计的以下组分：所述抗钙降滤失剂A是由包括以下单体的原料聚合而得，各单体按质量百分比计：所述抗钙降滤失剂B是由包括以下组分的原料聚合而得：单体、碱和无机材料；所述单体为：含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体；含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体的摩尔百分数分别为：30～70％、5～50％、10～50％；单体、碱和无机材料三者的用量范围分别是70～90wt％、5～25wt％、3～15wt％。2.如权利要求1所述的抗高温高钙盐钻井液，其特征在于：3.如权利要求1所述的抗高温高钙盐钻井液，其特征在于：所述抗钙降滤失剂A是由包括以下单体的原料聚合而得，各单体按质量百分比计：所述抗钙降滤失剂B中：含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体的摩尔百分数分别为：40～65％、10～40％、15～35％；单体、碱和无机材料三者的用量范围为75～85wt％、10～20wt％、5～10wt％。4.如权利要求1所述的抗高温高钙盐钻井液，其特征在于：所述抗钙降滤失剂A中：所述N-乙烯基酰胺类单体为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或N-甲基-N-乙烯基乙酰胺；所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰或N,N-二乙基丙烯酰胺；所述含乙烯基的磺酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸；所述丙烯酸类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸；所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯；所述抗钙降滤失剂B中：所述无机材料为二氧化硅、凹凸棒土、海泡石或活性白土；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；所述含乙烯基的磺酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸；所述N-乙烯基酰胺类单体为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或N-甲基-N-乙烯基乙酰胺。5.如权利要求1～4之一所述的抗高温高钙盐钻井液，其特征在于：所述抗钙降滤失剂A的制备方法包括：(1)将所述单体加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，杨小华，金军斌，林永学，崔龙兵，王海波，何剑，钱晓琳，张国，李雄，
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石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11