一种耐高温可实现水替油高性能水基钻井液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温能够实现水替油的高性能水基钻井液及其配置方法。属于油田化学应用领域。所述钻井液包括以下重量配比的各类药品及处理剂：以水的质量为100%计算，膨润土2.5%

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温可实现水替油高性能水基钻井液的制备方法


[0001]本专利技术涉及油田化学应用领域，具体来讲，本专利技术涉及一种耐高温能够实现水替油的高性能水基钻井液及其制备方法。

技术介绍

[0002]对于页岩气水平井，参考于现阶段可行的现实情况，国内大多选择采用油基钻井液体系来开展一系列钻进工作。原因在于油基钻井液具备更优良的性能，主要体现在：封堵抑制泥页岩的水化能力、良好的润滑防卡减少摩阻性能，以及抗地层矿物（如黏土、盐、膏、卤水等）污染能力强，对储层伤害小。
[0003]但不可忽视的是油基岩屑处理困难，海上平台更是困难加倍。随着新的《环境保护法》的正式实施，使用油基钻井液开发页岩油气藏时刻触碰人们的环保神经，油基岩屑含油量高，处理周期长，处理成本高，成为制约页岩气水平井钻井的一重大难题。钻进过程中使用油基钻井液将会在钻后形成对环境污染较为严重的油基钻屑，同时此类钻屑由于其处理难度较水基钻井液高增加钻井环保成本。已被列为危险废弃物。而反观水基钻井液及其岩屑环境危害性较低，便于后期处理，可以最大限度降低安全环保风险。
[0004]除此之外，油基钻井液配制成本较高，占到钻井成本的20%。废弃钻井液与岩屑处理工艺复杂、费用高昂。综上所述，考虑行业发展趋势，本专利着重从满足必要工艺参数要求的基础上研究水基钻井液在页岩气钻井技术中替代目前使用广泛的油基钻井液的可能性。麦克巴、哈里伯顿、贝克休斯等国际知名油服公司都针对页岩气的特点，开发出了专门的页岩气水基钻井液，并投入现场应用。
[0005]因此，通过现场试验，最终研发更完善、性能更优良以达到水替油的水基钻井液极具现实意义。
[0006]中国专利技术专利“超高密度水基钻井液及其制备方法”（申请号201110395440.8）公开了一种设计石油勘探开发的超高密度水基钻井液，采用重晶石作为唯一加重剂使密度达到2.55~2.70 g/cm3，专利包含以下处理剂：腐殖酸降滤失剂、磺化酚醛树脂、铁铬类稀释剂、磺化沥青用作润滑剂、氢氧化钠、复合电解质。通过实验进行加量优化得出配方。
[0007]中国专利技术专利“一种水基钻井液及其制备方法”（申请号201711268739.0）公开了一种基于配方简单、环保的理念，通过对低粘聚阴离子纤维素、盐类抑制剂、封堵型润滑剂、包被剂等环保处理剂的组合优化，制备一种简洁型水基钻井液中国专利技术专利“一种保持页岩强度稳定的高性能水基钻井液及其配制方法”（申请号201911111552.9）公开的钻井液组分包括：膨润土8
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12、氢氧化钠0.8
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1、复合封堵剂20
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28、降滤失剂14
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20、聚合醇防塌剂12
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15、长链醇胺脂类极压减摩剂8
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12、氯化钾12
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20、聚胺抑制剂2
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4、加重剂260
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400、水400。通过组分间相互作用及胶液和土相分别配置的方法，获得具备高封堵、高润滑、高抑制、低失水、高温稳定性的水基钻井液。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的在于提供一种耐高温能够实现水替油的高性能水基钻井液。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供该水基钻井液的具体制备方式。
[0010]为实现目的，本专利技术提供了一种耐高温可实现水替油高性能水基钻井液及其制备方法。由以下质量百分比原材料制备而成：以水的质量为100%计算，膨润土2.5%
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4.0%；碳酸钠0.15%
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0.24%；改性脂肪酸酯润滑剂2.5%
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3.0%；复合聚合物微球降滤失剂4.0%
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5.0%；成膜封堵剂2.0%
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4.0%；酰胺聚合物页岩抑制剂1.0%
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1.5%；无机盐类页岩抑制剂0.5%
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1.0%；PH调节剂0.1%
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0.2%；每400份水基钻井液加入250
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350份加重剂调节密度至所需密度标准；根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述膨润土采用的是渤钻土，渤钻土为钙黏土。
[0011]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，碳酸钠作用机理是利用离子间作用所造成的交换与沉淀将钙土转化为钠土。该反应将黏土水化分散性能变的更为优良，配置成功的水基钻井液滤失量更低，提升切力同时粘度微量增大。到要考虑加量问题，过多会导致黏土颗粒发生聚结效应，导致性能破坏。因此加入膨润土加量的6%属于合适范畴。
[0012]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述合成脂肪酸酯润滑剂为低聚甘油醇和脂肪酸酯化反应的产物，减少气泡并能够改善钻井液流变性。所述合成脂肪酸酯润滑剂的制备方式为：各称取1摩尔份数的低聚甘油醇及脂肪酸于80
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100℃下反应2
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4小时。
[0013]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述滤失剂选用两性离子降滤失剂、聚合物微球降滤失剂及两者复合降滤失剂。
[0014]上述两性离子降滤失剂制备方法为：称取所需加量的AMPS置于去离子水中，通过PH调节剂调节至PH=7于一旁待用。称取适量丙烯酰胺（AM）于烧杯通过磁力搅拌机混合均匀，加入上述配置好AMPS溶液及定量二甲基二烯丙基氯化铵，单体总加量25%，初步控制单体加量质量比AM：AMPS：二甲基二烯丙基氯化铵=3：2：1。而后置于三口烧瓶，以55℃加热同时通入氮气保护30min，加入引发剂，恒温反应 6h 得到产物。
[0015]上述引发剂选用过(NH4)2SO4及NaHSO3，加量为单体总质量的0.6%。先通过注射器加入(NH4)2SO4，而后加入NaHSO3于三口烧瓶，两者质量比为2:1。
[0016]上述聚合物微球降滤失剂制备方法为：取定量聚合单体丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA），多官能团丙烯酸酯和分散稳定剂于去离子水中，单体总加量为20%，初步控制各药品质量比AM：AA：多官能团丙烯酸酯=3：9：2，于磁力搅拌器搅拌均匀后缓慢转入三口烧瓶，通氮气30min同时保持恒温加热，待温度达到60℃，加入引发剂，恒温反应 6h 得到聚合物微球。
[0017]上述多官能团丙烯酸酯具体采用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。
[0018]上述分散稳定剂选用聚丙烯酸（PAA)，加入单体总质量的1.5%。
[0019]上述引发剂选用过(NH4)2SO4及NaHSO3，加量为单体总质量的0.6%。先通过注射器加入(NH4)2SO4，而后加入NaHSO3于三口烧瓶，两者质量比为2:1。上述复合聚合物微球降滤失剂制备方法为：合成两性离子降滤失剂与聚合物微球降滤失剂质量比1:5，在60℃下混合均匀即为复合降滤失剂。
[0020]优选后，选用复合聚合物微球降滤失剂。
[0021]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述成膜封堵剂选用市面上可以购买到的
钻井液用成膜封堵剂，即多元乙烯基高分子乳液——本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种耐高温能够实现水替油的高性能水基钻井液及其制备方法，由以下质量百分比原材料制备而成：以水的质量为100%计算，膨润土2.5%
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4.0%；碳酸钠0.15%
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0.24%；合成脂肪酸酯润滑剂2.5%
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3.0%；复合聚合物微球降滤失剂4.0%
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5.0%；成膜封堵剂2.0%
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4.0%；酰胺聚合物页岩抑制剂1.0%
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1.5%；无机盐类页岩抑制剂0.5%
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1.0%；PH调节剂0.1%
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0.2%；以及每400份水基钻井液加入250
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350份加重剂调节密度至所需密度标准。2.根据权利要求书1所述的水基钻井液，其中所述合成脂肪酸酯润滑剂为低聚甘油醇和脂肪酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艺馨，蒲晓林，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：