一种抗高温油基泡沫钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗高温油基泡沫钻井液及其制备方法，该钻井液包括：100体积份的连续介质；1

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温油基泡沫钻井液及其制备方法


[0001]本专利技术属于油气井过程钻井液
，具体涉及一种抗高温油基泡沫钻井液及其制备方法，适用于地层压力系数较低的非常规油气藏。

技术介绍

[0002]近年来，随着低压油气的开发以及储气库的建设，枯竭地层、低压地层以及低压强水敏地层不断呈现，这些都对低密度或超低密度钻井流体提出较大挑战。目前常规的泡沫钻井液大多是以水相为连续介质，依靠发泡剂的作用，通过空气混合来形成泡沫，由于基液密度高，体系密度的降低程度受客观条件的限制。水基泡沫钻井流体在水敏性地层易造成泥页岩的水化膨胀，因而无法在水敏性地层中安全有效地钻进。
[0003]鉴于此，水基泡沫钻井液在这些特殊地层中应用受限，而发展新型的油基泡沫钻井流体技术的形势越来越迫切。油基泡沫钻井液是一种低密度的新型钻井流体，其具有水基泡沫的特点，更具有水基泡沫无法比拟的优势，在裂隙发育、低压、超低压、水敏性地层中能够高效安全的钻进，克服了常规水基泡沫钻井流体在这些地层不适用的问题，且能够有效地保护油气层。
[0004]目前，国内外对油基泡沫钻井液进行了少量报道。例如，美国率先在墨西哥湾进行欠平衡钻井的过程中使用了油基泡沫钻井液，在此处所钻井深为5568m，井底温度232℃，现场应用过程中油基泡沫表现出了优异的性能，但是，其油基泡沫质量56％，半衰期仅270s，存在半衰期短、泡沫质量偏低的不足，油基泡沫钻井液技术需进一步提升，以扩大其应用范围。中国石油集团钻井工程技术研究院开发了一种油基泡沫钻井流体技术，半衰期在630s左右，耐高温、耐盐抗污染能力强。2012年6月7日吐哈米气7H井在钻至3558m时，为有效保护油气层，实现较佳开发效果。但是，该油基泡沫钻井液仍存在半衰期短的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种抗高温油基泡沫钻井液及其制备方法，本专利技术提供的油基泡沫钻井液性能稳定、抗温性能好，适用于欠平衡钻井和低压油气层和枯竭易水敏地层用于储气库的改造等。该油基泡沫钻井液在欠平衡钻井中，可实现安全快速钻进，能有效抑制钻井过程遇到的由于水敏效应导致的垮塌、缩径等问题；另外，该体系尤其能满足压力系数低且水化地层的钻探，以及油气枯竭地层用于储气库的改造等特殊施工的需求。
[0006]本专利技术提供一种抗高温油基泡沫钻井液，包括：100体积份的连续介质；1-2质量份的发泡剂；1-3质量份的稳泡剂；0-2质量份的乳化剂；
[0007]所述连续介质包括90-95份的基油和0-5份的水；
[0008]所述发泡剂选自氟碳阳离子表面活性剂和甲基有机硅表面活性剂中的一种或几种。
[0009]优选地，所述氟碳阳离子表面活性剂具有式I结构：
[0010][0011]式I中，t为2、4或6；R为C1-4烷基；Z-为卤素离子和PO
3-中的任一种基团。
[0012]优选地，所述甲基有机硅表面活性剂具有式II结构：
[0013][0014]式II中，m和n独立地为1～3之间的任意整数。
[0015]优选地，所述基油选自柴油和白油中的一种；所述水为自来水、地下水和河水中的一种或多种。
[0016]优选地，所述稳泡剂选自有机土、油酸钠、油醇、椰油酰胺、椰油甘油酯和司盘80中的一种或多种。
[0017]优选地，所述乳化剂为脂肪酸酰胺；所述抗高温油基泡沫钻井液根据密度可选地加入碳酸钙。
[0018]优选地，所述抗高温油基泡沫钻井液的密度为0.2～1.0g/cm3。
[0019]本专利技术提供一种前文所述的抗高温油基泡沫钻井液的制备方法，包括：按照配比，将发泡剂、稳泡剂、乳化剂、水和基油混合，在气氛中搅拌形成泡沫，得到抗高温油基泡沫钻井液。
[0020]优选地，所述混合时每加入一种处理剂均搅拌5～10min，搅拌速度为10000～12000r/min。
[0021]优选地，所述气氛为空气或氮气。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所述的油基泡沫钻井液主要是通过使用氟碳阳离子表面活性剂和甲基有机硅表面活性剂中的一种或几种，降低基油等液体的表面张力形成的；产生泡沫的过程中，起泡剂(也称发泡剂)的性能和浓度等因素决定了油基泡沫质量和和稳定性。本专利技术提供的油基泡沫钻井液发泡性能较好；向高搅杯中加入120mL柴油和上述发泡剂、稳泡剂、乳化剂、少量水后，12000r/min高搅20min，泡沫体积可达800mL，半衰期长达21min。本专利技术实施例制备的油基泡沫钻井液密度可控在0.2～1.0g/cm3，钻井液抗温可达160℃，并且其高温老化后发泡能力没有衰减，高搅后泡沫质量仍然可达80％以上。
[0023]本专利技术该钻井液体系性能稳定，与储层配伍性好，携岩能力强，具有较好的堵孔能力和耐温性、抗污染能力；可用于欠平衡钻井，可用于枯竭易水敏地层用于储气库的改造等，可有效抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，防止井漏，实现安全钻井，有效地保护油气层。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中油基泡沫结构模型图；
[0025]图2为本专利技术实施例中表面张力降低过程示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例1中钻井液的发泡效果图；
[0027]图4为本专利技术实施例4中钻井液老化前后发泡状态。
具体实施方式
[0028]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提供了一种抗高温油基泡沫钻井液，包括：100体积份的连续介质；1-2质量份的发泡剂；1-3质量份的稳泡剂；0-2质量份的乳化剂；
[0030]所述连续介质包括90-95份的基油和0-5份的水；
[0031]所述发泡剂选自氟碳阳离子表面活性剂和甲基有机硅表面活性剂中的一种或几种。
[0032]本专利技术提供的油基泡沫钻井液体系具有较好的发泡性能和抗温性能，性能稳定，能更好地适用于地层压力系数较低的非常规油气藏。
[0033]本专利技术实施例提供的抗温油基泡沫钻井液采用1～2质量份的发泡剂、1～3质量份的稳泡剂、0～2质量份的乳化剂、0～5体积份的水和90～95体积份的基油，少量碳酸钙(根据密度需要)，通过10000～12000r/min一定的高速搅拌制备而成；所述的油基泡沫钻井液体系具有稳定结构的油包水包气和油包气泡沫，结构模型如图1所示。图1中，左边展示的油基泡沫结构是油相包水相包气体，右侧是油相包气体。图1是显微镜观察的油基泡沫微观结构，可以清晰看到油相、气相，油气界面处为表面活性剂吸附膜。
[0034]在本专利技术中，所述发泡剂选自氟碳阳离子表面活性剂和甲基有机硅表面活性剂中的一种或几种，能够较好地降低基油等液体的表面张力，产生良好的油基泡沫，能抗高温。本专利技术实施例降低表面张力的过程如图2所示，表面活性剂类发泡剂具有两个活性基团，即非极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高温油基泡沫钻井液，其特征在于，包括：100体积份的连续介质；1-2质量份的发泡剂；1-3质量份的稳泡剂；0-2质量份的乳化剂；所述连续介质包括90-95份的基油和0-5份的水；所述发泡剂选自氟碳阳离子表面活性剂和甲基有机硅表面活性剂中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的抗高温油基泡沫钻井液，其特征在于，所述氟碳阳离子表面活性剂具有式I结构：式I中，t为2、4或6；R为C1-4烷基；Z-为卤素离子和PO
3-中的任一种基团。3.根据权利要求1所述的抗高温油基泡沫钻井液，其特征在于，所述甲基有机硅表面活性剂具有式II结构：式II中，m和n独立地为1～3之间的任意整数。4.根据权利要求1所述的抗高温油基泡沫钻井液，其特征在于，所述基油选自柴油和白油中的一种；所述水为自来水、地下水和河水中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的抗高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆磊，孙举，王旭，谢建宇，苏雪霞，杨朝光，
申请(专利权)人：中石化中原石油工程有限公司中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：