低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系及其制备方法技术

技术编号：40315934 阅读：9 留言：0更新日期：2024-02-07 20:58

本发明专利技术涉及一种低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系及其制备方法，钻井液体系包括以下组分，按重量份数计为：高钙卤盐水400份，膨润土1～2份，强抗钙液体封堵剂3～5份，强抗钙降液体滤失剂5～8份，强抗钙液体滤失剂包被抑制剂0.1～0.3份，黄原胶0.4～0.8份，超细碳酸钙2～5份。本发明专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，研选了与高钙卤盐水基钻井液配伍性良好的性能控制材料，使得该体系具有稳定的流型、良好的降滤失能力，以及媲美于油基钻井液的强抑制性和强润滑性。同时，该体系主要添加剂为液体，现场维护简单，固相含量低，相较于油基钻井液又具有低成本、低污染的优点。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油勘探开发中的钻井液，更具体地说，涉及一种低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系及其制备方法。

技术介绍

1、整体而言水基钻井液防塌抑制性较弱，钻井液体系抑制性不足从而导致钻井液综合性能难以提高的问题较为普遍。钻井液体系抑制性不足可能会造成泥页岩失稳、钻井液性能控制困难等一系列复杂情况的出现。氯化钙作为无机盐抑制剂具有较强的页岩抑制能力，可以很好地保持水基钻井液抑制性，有效地防止卡钻、钻头泥包等事故发生。现用处理剂大多不能与cacl2形成良好的协同作用，甚至有些接触高含量cacl2后性能完全丧失，限制了高钙卤盐水基钻井液体系的推广应用。

2、目前，对氯化钙水基钻井液体系的研究相对较少，且都是以粉末处理剂为主，作为高盐高钙体系，粉末处理剂较难溶解，甚至于尚未溶解已被振动筛筛出，从而影响体系性能维护。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系及其制备方法，钻井液体系具有稳定的流型、良好的降滤失能力，以及媲美于油基钻井液的强抑制性和强润滑性。

2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，包括以下组分，按重量份数计为：高钙卤盐水400份，膨润土1～2份，强抗钙液体封堵剂3～5份，强抗钙降液体滤失剂5～8份，强抗钙液体滤失剂包被抑制剂0.1～0.3份，黄原胶0.4～0.8份，超细碳酸钙2～5份。

3、按上述方案，所述高钙卤盐水为氯化钙。

<p>4、按上述方案，所述膨润土为钠基/钙基膨润土。

5、按上述方案，所述强抗钙液体封堵剂为由n-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯以及引发剂经聚合反应制得的二元共聚物，为液体处理剂。

6、按上述方案，所述强抗钙降液体滤失剂属于amps类多元共聚物。

7、按上述方案，所述强抗钙包被抑制剂由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺经聚合反应制得的三元共聚物，为液体处理剂。

8、按上述方案，低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系中还加入少量氧化钙维持ph为7-8，加入适量缓蚀剂和消泡剂，所述氧化钙、缓蚀剂的加量不固定，根据体系盐加量变化而做出相应调整。

9、本专利技术还提供了一种低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系的制备方法，包括如下步骤：

10、①保证氯化钙有效含量前提下，根据密度将氯化钙与其他盐按照比例配制成溶液；

11、②待盐完全溶解后在高速搅拌条件下依次加入膨润土、降滤失剂、封堵剂、包被抑制剂、黄原胶，其中为保证黄原胶充分溶解不团聚，应在搅拌条件下缓慢添加黄原胶。

12、按上述方案，所述高速搅拌的转速为3000-10000rpm。

13、按上述方案，搅拌时间至少控制在10min以上。

14、本专利技术机理如下：

15、在本专利技术中，高钙卤盐水用于基液以及密度控制；膨润土用于泥饼质量控制及协同作用降低其他材料加量；黄原胶用于流型调节、提高动塑比、提升整体弹韧性以及协助其他组分均匀悬浮；强抗钙降滤失剂用于抗盐及滤失量控制；强抗钙封堵剂和超细碳酸钙用于堆积在页岩孔缝处，使岩石表面更加致密，有效阻缓压力传递，降低渗透率，维持井壁稳定性；强抗钙包被抑制剂用于包被岩屑，控制钻井液中有害固相含量；缓蚀剂用于保护金属表面，降低钻具被腐蚀速度。

16、实施本专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系及其制备方法，具有以下有益效果：

17、(1)本专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液为白色液体，处理剂基本为液体，固相含量低，利于钻井过程中机械钻速提升；

18、(2)本专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液具有强抑制、强封堵能力，该体系线性膨胀率小于3％，现场钻屑滚动回收率高达95％，高温高压滤失量小于10ml，30min可视砂床侵入深度仅为2.5cm且后续侵入深度无明显加深；

19、(3)本专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液具有良好的润滑性，120℃老化16h后润滑系数仅为0.057；

20、(4)本专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液对金属的腐蚀较轻，腐蚀速率(0.068mm/a)在石油行业腐蚀速率的控制标准(＜0.076mm/a)内；

21、(5)本专利技术的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液现场配制简单，生物毒性ec50＞2.5×104mg/l，符合环保要求。

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【技术保护点】

1.一种低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，包括以下组分，按重量份数计为：高钙卤盐水400份，膨润土1～2份，强抗钙液体封堵剂3～5份，强抗钙降液体滤失剂5～8份，强抗钙液体滤失剂包被抑制剂0.1～0.3份，黄原胶0.4～0.8份，超细碳酸钙2～5份。

2.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述高钙卤盐水为氯化钙。

3.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述膨润土为钠基/钙基膨润土。

4.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述强抗钙液体封堵剂为由N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯以及引发剂经聚合反应制得的二元共聚物，为液体处理剂。

5.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述强抗钙降液体滤失剂属于AMPS类多元共聚物。

6.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述强抗钙包被抑制剂由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺经聚合反应

7.一种权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的转速为3000-10000RPM。

9.根据权利要求7所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系的制备方法，其特征在于，搅拌时间至少控制在10min以上。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述高钙卤盐水为氯化钙。

3.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述膨润土为钠基/钙基膨润土。

4.根据权利要求1所述的低固相乳液型高钙卤盐水基钻井液体系，其特征在于，所述强抗钙液体封堵剂为由n-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯以及引发剂经聚合反应制得的二元共聚物，为液体处理剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：张静静，肖伟伟，刘俊君，崔淼，冯愚，卞江，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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