地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂制造技术

地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，应用于高温地热井的空气泡沫钻井施工，用于提高泡沫流体的抗温性。特征是：各组分的重量份为１０～５０份硅酸钠、０．５～１０份偏硅酸钠、０．１～３份氢氧化钠、３～５０份甲酰胺、３０～８０份乙酰胺、１～２０份醋酸钾和２００～３００份的水。效果是：能将发泡剂的抗温能力由１５０℃提高到３００℃，即泡沫流在井底温度１５０～３００℃的情况下，泡沫流体仍然具有良好的携屑和堵漏作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地热开发
，特别涉及开发地热钻井
，是一种地热钻井中使用的抗高温泡沫流体的保护剂。
技术介绍
地球的深部蕴藏着巨大的热能。在地质条件的控制下，通过一定介质以热蒸汽、 热水、干热岩等形式向地壳的某一范围聚集，形成地热资源。预计地球蕴藏的地热能约为 14. 5X1(^J，折合4948万亿吨标准煤。这么丰富的地热资源通过科学、合理的开发利用，使 之成为可供人类利用的一种新型能源已成为当务之急。地热资源作为替代传统化石燃料， 是解决能源短缺及环境污染问题的新能源之一；它还是一种廉价、清洁、可再生、可持续使 用的能源，在环保意识逐渐深入人心的今天，日益受到人们广泛的关注。 高温地热资源的地热温度通常在150°C以上。地热资源一般储藏于裂缝性、高孔隙 的地层中。在地热钻井过程中，地热井静水液柱压力低压储层，因此地层漏失给地热钻井技 术带来了很多困难。而泡沫流体钻井是解决地层漏失这一问题的最佳方式之一。原有的石 油钻井泡沫流体只能在温度较低的情况下使用，对于地热井钻井不能使用。当地层温度达 到15(TC以上的情况下，发泡剂失去起泡能力，不能形成泡沫，在钻井过程中反映出来的是 井口断流，没有或只有少量流体返出。更谈不上抗盐、抗钙和抗污染能力，因而必须改用其 它的钻井方式完成地热井钻探。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，应用于地热钻井 中，在原有泡沫流体的基础上加入本专利技术的抗高温保护剂，使泡沫流体提高抗高温能力，在 井底温度150 30(TC的情况下，泡沫流体仍然具有良好的携屑和堵漏作用，不影响原泡沫 流体的抗盐、抗钙和抗污染能力。本专利技术采用的技术方案是地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，其特征是 —、组成地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂包括 硅酸钠、偏硅酸钠、氢氧化钠、甲酰胺、乙酰胺、醋酸钾和水。其中 偏硅酸钠是硅酸的一种盐，分子式为Na2Si03 nH20。偏硅酸钠是普通泡化碱与烧 碱水热反应而制得的低分子晶体。偏硅酸钠包括无水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠或九水偏硅 酸钠。 甲酰胺是甲酸衍生出的酰胺，分子式为HCOMV无色液体，与水混溶，有与氨类似 的气味。 乙酰胺，分子式为C具NO，无色、透明、针状结晶体，溶于水。 醋酸钾，分子式为CH3C00K，白色结晶，呈细颗粒或粉沫状，易溶于水。 各组分的重量份为 硅酸钠(工业品)10 50份； 偏硅酸钠(工业品)0. 5 10份； 氢氧化钠(工业品)0. 1 3份； 甲酰胺(工业品)3 50份； 乙酰胺(工业品)30 80份； 醋酸钾(工业品)1 20份； 水:200 300份。 各组分都属于工业产品，市场有销售。 抗温能力比较好的地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，各组分的重量份为 硅酸钠10 30份； 偏硅酸钠0. 5 4份； 氢氧化钠1 3份； 甲酰胺5 30份； 乙酰胺50 80份； 醋酸钾1 10份； 水:200 250份。 二、制备 主要设备 具有搅拌、加热、冷却系统的常压不锈钢反应釜。 地热钻井的抗高温泡沫流体保护剂的制备方法 首先将硅酸钠、偏硅酸钠、氢氧化钠和水四种组分按比例加入到常压不锈钢反应 釜中，不断搅拌，并升温至60 65°C ; 当温度升至60 65t:时，按比例加入甲酰胺和乙酰胺，按比例缓慢均匀加入醋酸钾(在实验室采取滴定)；搅拌，当温度升至8o士rc时，保持8o士rc恒温加热4小时，然后停止加热； 边搅拌边冷却，至室温后出料，得到地热井钻井中抗高温泡沫流体保护剂。 三、使用 将地热钻井的抗高温泡沫流体保护剂均匀溶于地热发泡钻井液中，地热钻井的抗 高温泡沫流体保护剂与地热发泡钻井液的重量比为0. 5 4%。抗高温保护剂和含有发泡 剂的地热钻井液混合均匀，注入到地热钻井井筒中，当混合液体通过钻头水眼后形成抗高 温的泡沫流体。 本专利技术的有益效果本专利技术地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，通过损失抗高温 保护剂的办法使泡沫流体保持其发泡力，通过提高泡沫液膜的强度和含水量保持泡沫液膜 的粘弹性，明显地提高了泡沫流体的抗温能力。在原有泡沫流体抗温能力基础上，加入高 温泡沫流体保护剂能进一步提高泡沫流体抗温性。抗温能力从原来泡沫流体的极限温度 150°C ，提高到300°C 。通过使用抗高温保护剂能显著提高泡沫流体的抗温能力，泡沫流体具 有良好的泡沫性能，并不影响原泡沫流体的抗盐、抗钙等抗污染能力；并能提高泡沫流体的 携砂能力，保持井眼清洁，从而为正常钻进提供保障。具体实施方式 实施例1 : 地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂是由硅酸钠、五水偏硅酸纳、氢氧化钠、甲酰 胺、乙酰胺、醋酸钾和水组成。各组分的重量份为 硅酸钠20份；五水偏硅酸纳1份；氢氧化钠0. 5份；甲酰胺25份；乙酰胺50 份；醋酸钾3份；水250份。 制备方法 首先将硅酸钠、五水偏硅酸钠、氢氧化钠和水四种组分按比例加入到常压不锈钢 反应釜中，不断搅拌，并开始升温； 当温度升至6(TC时，按比例加入甲酰胺和乙酰胺，按比例缓慢均匀加入醋酸钾；搅拌，当温度升至so ± rc时，保持so ± rc恒温加热4小时，停止加热；边搅拌边冷却，至室温后出料，得到地热井钻井中抗高温泡沫流体保护剂。 在某地热井使用。井口的井口返出温度升高超过是7(TC，即钻遇了 28(TC高温层。 高温可使泡沫钻井液的物理特性改变，降低发泡能力，导致返出流体携砂能力下降，井口返 出钻屑很少；扭矩增加，钻速明显降低，钻进非常困难，容易造成下钻遇阻、或卡钻等后果。 在此种情况下，需要立即使用抗高温泡沫流体钻进，在原有钻井流体内加入地热钻井中抗 高温泡沫流体保护剂。 用实施例1的地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，在该井地热泡沫钻井液中加入 地热发泡钻井液总重量2%的地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂。显著提高泡沫流体的泡 沫性能，建立了井下泡沫流体的循环，井口处有连续不断的泡沫流体返出，携带岩屑能力提 高。加入地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂前后泡沫流体性能对比相当明显。 发泡体积(ml) 半衰期(min)入口流体的室内实验 ^ 15返出流体的室内实验 570 11 实施例2 5的各组分重量份如下表 材料名称 例2 例3 例4 例5硅酸钠18351245无水偏硅酸五水偏硅酸九水偏硅酸五水偏硅酸偏硅酸钠钠钠钠纳1541氢氧化钠1. 5280. 5甲酰胺2540155乙酰胺65356070醋酸钾5105. 518水250300250200 实施例2 5的制备方法与实施例1相同。 加量2 %的抗高温泡沫流体保护剂在高温地热井现场使用情况表 实施例例2例3例4例5井口温度('c)80707070出口返出流体有有有有入口流体的室内实验发泡体积(ml)580540540500入口流体的室内实验半衰期(min)1210118返出流体的室内实验发泡体积(ml)560500520450返出流体的室内实验半衰期(min)10786 实施例2为最佳实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，其特征是：各组分重量份为：　　硅酸钠：１０～５０份；　　偏硅酸钠：０．５～１０份；　　氢氧化钠：０．１～３份；　　甲酰胺：３～５０份；　　乙酰胺：３０～８０份；　　醋酸钾：１～２０份；　　水：２００～３００份。

【技术特征摘要】
一种地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，其特征是各组分重量份为硅酸钠10～50份；偏硅酸钠0.5～10份；氢氧化钠0.1～3份；甲酰胺3～50份；乙酰胺30～80份；醋酸钾1～20份；水200～300份。2. 根据权利要求1所述的地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，其特征是各组分的重 量份为硅酸钠:10 30份； 偏硅酸钠0. 5 4份； 氢氧化钠0. 5 3份； 甲酰胺5 40份； 乙酰胺50 80份； 醋酸钾1 IO份；水200 250份。3. 根据权利要求1所述的地热钻井中抗高温泡沫流体保护剂，其特征是所述的偏硅 酸钠是无水偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：单正明，赖晓晴，邓发兵，屈沅治，鲁立强，孙金声，刘科斌，王奎才，张树佳，陈香凯，
申请(专利权)人：中国石油集团长城钻探工程有限公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：11[]