三保水基钻井液体系制造技术

一种三保水基钻井液体系，原料：自来水1000份、膨润土40～50份、碳酸钠2～3份、氢氧化钠0.5～1份、包被剂HLBE‑2 3～5份、降滤失剂HLJ‑1 6～8份、降滤失剂HLJ‑6 15～20份、聚阴离子纤维素PAC‑LV 5～7份、高温抗盐降滤失剂HLKY‑2 5～10份、固壁剂HLGB‑3 20～25份、液体润滑剂HLR‑2 20～25份、润滑抑制剂HLRH‑3 20～25份、钻井液用固体润滑剂20～25份、抑制剂HLY‑3 5～10份、KCl 70～80份、凝胶封堵剂HLN‑1 2～2.5份、超细碳酸钙粉末10～15份、加重剂。它抑制性好、封堵性好，用于泥岩‑粉砂岩斜井段和水平段的钻进。解决了使用水基钻井液钻进过程中易造成井壁失稳的问题，具有保护井壁、保护油气层、保护环境的三保功能。

【技术实现步骤摘要】
三保水基钻井液体系
本专利技术涉及一种石油钻井液体系，具体是一种三保水基钻井液体系，本专利技术还涉及所述三保水基钻井液体系的制备方法。
技术介绍
随着油田开发进入中后期，很多老井底水锥进，造成大部分油井水淹，将一些开采难度大的储存进行开采提高采收率和储量动用程度，钻采过程中采用斜井或水平井钻井方式沟通井筒周围的储集体，钻井难度增大。冀中坳陷的明化镇组、东营组和沙河街组地层以杂色泥岩和细粉砂岩发育为主，而泥岩地层钻井常常会发生井壁失稳复杂，由于泥岩遇水易发生水化分散、膨胀作用，从而降低岩石强度造成井壁垮塌。因此对钻井液的抑制性要求很高，而深井、斜井、水平井、钻井过程中往往会受井眼轨迹、地应力等多方面因素影响加大井壁垮塌的风险，必须大幅度降低失水，强化封堵，以减少液体进入地层，油基钻井液在润滑、防卡和降阻作用方面有着水基钻井液无法比拟的优势，可以避免滑动钻井时的拖压问题要求但油基钻井液中含有大量的有机类物质，成本高，生物毒性大，在无害化处理时成本高，应用的规模较小。而常规的钻井液体系，在钻遇泥岩时，使泥岩层水化井壁稳定性差；抗污染性差产生的钻屑易水化，回收率低，维护处理工作量大；润滑防卡能力不足。因此，研制一种能适用于泥岩地层的新型水基钻井液替代油基钻井液解决井壁稳定、储层污染等问题则是目前泥岩钻井的关键技术，也是国内外泥岩钻井的难点所在。专利技术人检索到以下相关专利文献：CN105694829A公开了一种钻进页岩用低摩阻钻井液，该钻井液所用原料的组分及其含量为：自来水900-1000；钻井液用膨润土30-50；Na2CO31.5-2.5；钻井液用强包抑制剂HX-930-40；钻井液用抗高温抗盐防塌降滤失剂KFT-15-10；钻井液用天然高分子降滤失剂WNP-210-20；钻井液用降粘剂MFC1-3；钻井液用纳米石蜡乳液20-40；钻井液用固体润滑剂HRH-20110-20；用40％的碱液调节体系pH为9，加入重晶石调节其密度至1.25g/cm3。CN103013470A公开了一种强抑制钻井液体系，按加入水的质量为100％计，以质量百分比计，含有：膨润土浆2.5％～4.5％，碱性调节剂0.1％～0.3％，页岩抑制剂0.3％～2.0％，金属离子聚合物0.2％～0.4％，褐煤树脂2.0％～5.0％，磺化酚醛树脂2.0％～5.0％，阳离子乳化沥青1.0％～3.0％，润滑剂0.5％～3.0％，乳化剂0.2％～0.8％，原油2.0％～8.0％，以及超细碳酸钙1.0％～3.0％。该钻井液体系抗劣质土、盐、钙污染能力强；抑制性强、封堵效果好。CN104046340A公开了一种抗高温抗盐强抑制钻井液体系，按加入水的质量100％计，以质量百分数比计：膨润土浆2％～7％，碱性调剂0.1％～0.3％，页岩抑制剂0.3％～2％，抗高温降滤失剂A0.5％～4％，抗温抗盐降滤失剂B0.4％～5％，封堵防塌剂1％～7％，具有抗劣质土、抗钙污染能力强。CN102424746A公开了一种强抑制性无固相聚胺类-甲酸盐钻井液体系。含有强抑制性的聚胺类页岩抑制剂，并通常包括降滤失剂、聚合物包被剂、增黏剂、润滑剂等一些必须的处理剂，该体系不含固相，加重剂为甲酸盐。含0.1％～5％页岩抑制剂，0.1％～5％降滤失剂，0.1％～5％包被剂，0.1％～5％增粘剂，0.1％～5％润滑剂，加重剂甲酸盐根据钻井过程中实际需求配加，余量为钻井液配制用水。在钻井现场还可根据现场情况添加封堵剂、pH调节剂等一些常规钻井液处理剂。该专利技术钻井液体系，不仅对水敏性泥页岩具有极强的抑制作用，同时由于该钻井液体系中没有粘土和重晶石等固相颗粒，大大降低了油气层的损害。CN102226076A公开了一种强抑制性防塌低伤害钻井液，涉及钻井液
，包括如下重量百分比的组分：硅酸盐2％～5％，小阳离子抑制剂0.5％～1.0％，水解聚丙烯酰胺0.3％～0.8％，提粘切剂0.3％～0.5％，降失水剂：1％～3％，重晶石0～6％，甲醛0.05～0.1％，余量是水。该专利技术具有长时间防塌性、抑制性强，封堵效果好，对低孔低渗低丰度储层低伤害，配方、配浆工艺简便易行的特点。上述强抑制水基钻井液体系有的含有大量的磺酸基，具有一定的环境污染风险，有的携砂能力有限，受环境保护和性能指标的影响，适用范围窄。不能同时满足当前环保要求和现场含有泥岩的斜井或水平井的使用要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种三保水基钻井液体系，它绿色环保，不含对环境有影响的成分及元素，具有页岩抑制性，地层滤失量少，润滑性良好，携砂能力强，适用于泥岩-粉砂岩中软地层的斜井段或水平段的钻进，能保护油气层，解决使用水基钻井液钻进过程中易造成井壁失稳的问题，具有保护井壁、保护油气层、保护环境的三保功能。为此，本专利技术还要提供所述的三保水基钻井液体系的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种三保水基钻井液体系(或者说是具有三保功能的水基钻井液体系，或者说是钻进泥岩-粉砂岩用强抑制性环保型水基钻井液)，其技术方案在于它是由下述质量份数(质量配比、重量配比)的原料制成的：自来水1000份、膨润土40～50份、碳酸钠2～3份、氢氧化钠0.5～1份、包被剂HLBE-23～5份、降滤失剂HLJ-16～8份、降滤失剂HLJ-615～20份、聚阴离子纤维素PAC-LV5～7份、高温抗盐降滤失剂HLKY-25～10份、固壁剂HLGB-320～25份、液体润滑剂HLR-220～25份、润滑抑制剂HLRH-320～25份、钻井液用固体润滑剂20～25份、抑制剂HLY-35～10份、KCl70～80份、凝胶封堵剂HLN-12～2.5份、超细碳酸钙粉末10～15份、加重剂即重晶石，加重剂用量视泥浆(钻井液)密度而定，加重剂用量应满足调节后泥浆密度达到1.20～1.40g/cm3的要求。所述的三保水基钻井液体系的制备方法如下：先量取1000份的自来水，加入到拌合器内，在低速500r/min电动搅拌下在拌合器内加入40-50份的膨润土，搅拌20min后在拌合器内加入2～3份Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h后，在高速8000r/min电动搅拌下在拌合器内加入包被剂HLBE-23～5份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入降滤失剂HLJ-16～8份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入降滤失剂HLJ-615～20份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入聚阴离子纤维素PAC-LV5～7份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入高温抗盐降滤失剂HLKY-25～10份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入固壁剂HLGB-320～25份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入抑制剂HLY-35～10份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入KCl70～80份加完后，继续搅拌30min，然后在拌合器内再加入液体润滑剂HLR-220～25份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入润滑抑制剂HLRH-320～25份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入钻井液用固体润滑剂20～25份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入凝胶封堵剂HLN-12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三保水基钻井液体系，其特征在于它是由下述质量配比的原料制成的：自来水1000份、膨润土40～50份、碳酸钠2～3份、氢氧化钠0.5～1份、包被剂HLBE-2 3～5份、降滤失剂HLJ-1 6～8份、降滤失剂HLJ-6 15～20份、聚阴离子纤维素PAC-LV 5～7份、高温抗盐降滤失剂HLKY-2 5～10份、固壁剂HLGB-3 20～25份、液体润滑剂HLR-2 20～25份、润滑抑制剂HLRH-3 20～25份、钻井液用固体润滑剂20～25份、抑制剂HLY-3 5～10份、KCl 70～80份、凝胶封堵剂HLN-1 2～2.5份、超细碳酸钙粉末10～15份、加重剂即重晶石，加重剂用量应满足调节后泥浆密度达到1.20～1.40g/cm

【技术特征摘要】
1.一种三保水基钻井液体系，其特征在于它是由下述质量配比的原料制成的：自来水1000份、膨润土40～50份、碳酸钠2～3份、氢氧化钠0.5～1份、包被剂HLBE-23～5份、降滤失剂HLJ-16～8份、降滤失剂HLJ-615～20份、聚阴离子纤维素PAC-LV5～7份、高温抗盐降滤失剂HLKY-25～10份、固壁剂HLGB-320～25份、液体润滑剂HLR-220～25份、润滑抑制剂HLRH-320～25份、钻井液用固体润滑剂20～25份、抑制剂HLY-35～10份、KCl70～80份、凝胶封堵剂HLN-12～2.5份、超细碳酸钙粉末10～15份、加重剂即重晶石，加重剂用量应满足调节后泥浆密度达到1.20～1.40g/cm3的要求；
所述的包被剂HLBE-2主要成分是多元共聚物，多元共聚物是由下述质量份数的原料制成的：清水110份，蔗糖即红糖0.6份，丙烯酰胺17份，N,N-二甲基丙烯酰胺5份，4-乙烯基愈创木酚0.4份，烯丙基三甲基氯化铵12份，螯合剂1.5份，引发剂0.1份，页岩抑制剂即聚羟丙基二甲基氯化铵12份，增黏剂25份；上述的引发剂为高锰酸钾和钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的质量之比为1:2；上述的螯合剂选用EDTA和乳酸两种原料的组合，EDTA与乳酸的质量之比为2:1；上述的增黏剂为黄原胶、羟丙基胍尔胶HPG、羟丙基田菁HPTQ三种原料的组合，黄原胶、羟丙基胍尔胶HPG、羟丙基田菁HPTQ的质量之比为2:1:1；所述的多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备聚合物粉末：在反应釜内加入清水110份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入蔗糖、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、4-乙烯基愈创木酚、烯丙基三甲基氯化铵、螯合剂、聚羟丙基二甲基氯化铵，缓慢加热至55℃，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，在反应温度为55℃条件下聚合反应时间为4.5h，得到凝胶状物体，最后将凝胶状物体烘干粉碎，得到聚合物粉末，烘干温度为45℃；②制备包被剂多元共聚物：将步骤①得到的聚合物粉末与上述的增黏剂，采用粉末混合机进行混合，所得产物即为多元共聚物；
所述的降滤失剂HLJ-1主要成分是丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水100份，淀粉20份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.5份，丙烯酰胺25份，丙烯酸10份，引发剂1.5份，硝基腐殖酸钾15份，拟薄水铝石12份，添加剂25份；所述的淀粉为玉米粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶2；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶1.5；所述的丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至75℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物降温至40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为9h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为3h，温度为65℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在55℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为丙烯酰胺/丙烯酸共聚物；
所述的降滤失剂HLJ-6主要成分是天然改性烷基葡萄糖苷，为α-甲基葡萄糖苷；
所述的高温抗盐降滤失剂HLKY-2主要成分是改性树胶树脂，改性树胶树脂是由下述质量份数的原料制成的：清水220份，甲基烯丙基磺酸钠35份，N,N-二甲基丙烯酰胺10份，抗温单体即4-乙烯基愈创木酚0.7份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵25份，螯合剂即柠檬酸钠5份，引发剂0.5份，树胶树脂35份，40％氢氧化钠溶液10份，环氧丙烷10份，添加剂即聚乙烯醇粉末20份；上述的引发剂中，偶氮类引发剂和氧化还原引发剂的质量之比为3∶2，偶氮类引发剂选用偶氮二异丁腈，氧化还原引发剂中，氧化剂选用过硫酸钾，还原剂选用亚硫酸氢钠，氧化剂和还原剂的质量之比为2∶1；所述的改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：在反应釜内加入清水100份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入甲基烯丙基磺酸钠、N,N-二甲基丙烯酰胺、抗温单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、螯合剂，缓慢加热至60℃，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，在反应温度60℃条件下，聚合反应时间为5h，得到凝胶状物体，最后将凝胶烘干粉碎，得到聚合物粉末，烘干温度为50℃；②改性树脂的制备：在反应釜内加入120份的清水，开启搅拌情况下，按照上述质量配比加入树胶树脂，缓慢加热至60℃，搅拌溶解1h，然后冷却至45℃逐渐加入10份质量百分比浓度为40％的NaOH水溶液，进行碱化，碱化1h后，按照上述质量配比加入环氧丙烷，在45℃条件下反应20h，得到粘稠状液体，最后将溶液烘干粉碎，得到改性树胶树脂粉末，烘干温度为50℃；③制备高温抗盐降滤失剂：将步骤①得到的聚合物粉末、步骤②得到的改性树胶树脂粉末、上述添加剂采用粉末混合机进行混合，所得产物即为改性树胶树脂；
所述的固壁剂HLGB-3主要成分是改性树脂聚合物，改性树脂聚合物是由下述质量配比的原料制成的：清水200份，淀粉20份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液9份，2-氯乙基三甲基氯化铵7份，丙烯酰胺25份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵15份，引发剂0.5份，硝基腐殖酸钾10份，拟薄水铝石15份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶0～12份，辅助剂25份；所述的淀粉为玉米粉；所述的辅助剂为MgO、Al2O3两种原料的组合，MgO与Al2O3的质量之比2∶1；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的质量之比为1.5∶1；所述拟薄水铝石粒度为120目；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量为12000，聚1，3-亚丙基氯化吡啶的结构式如下：



改性树脂聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物凝胶：按上述质量配比在反应釜内加入清水100份，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物冷却至45℃，将反应釜内逐渐加入上述氢氧化钠水溶液进行碱化，碱化1h后，再加入2-氯乙基三甲基氯化铵，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为5h，然后在反应釜内加入剩余的清水，搅拌均匀后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和引发剂进行共聚反应，反应时间为3h，温度为55℃，得到共聚物凝胶；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物凝胶放于烘箱内，在52℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备固壁剂：将步骤②得到的共聚物粉末、上述硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶、辅助剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为改性树脂聚合物；
所述的液体润滑剂HLR-2主要成分是仿生氨基酸酯，仿生氨基酸酯为L-天冬氨酸二甲酯盐酸盐或L-谷氨酸二甲酯盐酸盐中的一种或两种的组合，组合时其配比是任意的；所述的抑制剂HLY-3主要成分是小分子有机胺，小分子有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或两种以上的组合，组合时其配比是任意的；
所述的润滑抑制剂HLRH-3主要成分是纳米酯基水合物，纳米酯基水合物的制备方法包括如下工艺步骤：①在反应釜中依次加入甲基硅酸钾20份、油酸甲酯25份、去离子水15份、5号白油10份、7号白油20份、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯6.8份、失水山梨醇单油酸酯3.4份，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②然后对混合料进行乳化过程，乳化温度为70℃，乳化时间为2h，乳化过程进行完后得到中间产物；③将步骤②得到的中间产物降温，在40℃时加入纳米二氧化硅粉10份，使之充分混匀，降至室温后放料即得纳米酯基水合物；以上份数为质量份数；
所述的凝胶封堵剂HLN-1主要成分是仿生纳米聚合物凝胶，仿生纳米聚合物凝胶的制备方法包括如下工艺步骤：①制备烷基溶液：在搅拌杯中加入蒸馏水30份，在搅拌过程中缓慢加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2份和乳酸20份，搅拌均匀后，加入氢氧化钠0.4份与蒸馏水11份的水溶液，并再用氢氧化钠标准溶液调节pH值在7～8之间，搅拌均匀后制得烷基溶液，将烷基溶液放入养护瓶中养护，②制备钛基溶液：在烧杯中加入纳米二氧化钛1.4份，并用蒸馏水14份将其打湿，之后缓慢加入交联剂9份，至纳米二氧化钛完全分散，制得钛基溶液，其中纳米二氧化钛粒径为40～50nm，所述交联剂为聚乙二醇，选用PEG-1000；③制备仿生纳米封堵剂：将分子量调节剂3-巯基丙酸异辛酯1.4份加入钛基溶液中，并补充蒸馏水5份，搅拌均匀后将其加入到养护瓶内的烷基溶液中，升温至55℃并搅拌均匀；将过硫酸钾0.4份溶于5份蒸馏水中，将得到的过硫酸钾溶液加入到养护瓶中，升温至55℃，使其反应充分，反应时间为4.5h，之后用氢氧化钾溶液调节其pH值在7～9之间，降至室温，所得产物即为仿生纳米聚合物凝胶；以上份数为质量份数；
所述的三保水基钻井液体系的制备方法如下：先量取1000份的自来水，加入到拌合器内，在低速500r/min电动搅拌下在拌合器内加入40-50份的膨润土，搅拌20min后在拌合器内加入2～3份Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h后，在高速8000r/min电动搅拌下在拌合器内加入包被剂HLBE-23～5份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入降滤失剂HLJ-16～8份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入降滤失剂HLJ-615～20份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入聚阴离子纤维素PAC-LV5～7份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入高温抗盐降滤失剂HLKY-25～10份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入固壁剂HLGB-320～25份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入抑制剂HLY-35～10份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入KCl70～80份加完后，继续搅拌30min，然后在拌合器内再加入液体润滑剂HLR-220～25份，加完后搅拌5min，在拌合器内加入润滑抑制剂HLRH-320～25...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利，赵秀平，
申请(专利权)人：石家庄华莱鼎盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13