一種抗高溫抗鹽抗鈣降失水鉆井液處理劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種抗高溫抗鹽抗鈣降失水鉆井液處理劑及其生產(chǎn)方法。該鉆井液的組成成分及質(zhì)量配比如下，腐植酸鈉：甲醛：苯酚：磺化劑=1650：35:30:100，先將計量后的腐植酸鈉加入反應(yīng)釜中，然后不斷攪拌5-6小時，依次加入定量的甲醛，苯酚，磺化劑后開始升溫，使反應(yīng)溫度達到120--130oC，壓力2.0—2.5kg/cm2(表壓)保持這個溫度反應(yīng)2.5—3小時完成第一步磺化反應(yīng)后，開始降溫使溫度降至80--90oC，開始第二次磺化反應(yīng)，二次磺化反應(yīng)各組成成分的質(zhì)量比為甲醛：苯酚：磺化劑=35:30:100，在反應(yīng)釜中依次加入甲醛，苯酚，磺化劑后開始升溫達到120--130oC繼續(xù)反應(yīng)2.5—3小時完成第二步磺化，然后加入50kg紅礬鈉溶液（濃度為33%）發(fā)生氧化絡(luò)合反應(yīng)，這時反應(yīng)條件溫度120--130oC，反應(yīng)時間1小時，最后將反應(yīng)完全的半成品過濾后儲存在半成品的專用儲罐中，干燥后得到本發(fā)明。
【專利說明】一種抗高溫抗鹽抗鈣降失水鉆井液處理劑及其制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種石油鉆井液處理劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】
目前，隨著鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展，深井、超深井和特殊工藝井逐年增加，隨著深井的增加，溫度壓力增大，一般會使泥漿的失水增大，泥餅增厚，在固相含量很高的情況下，泥漿會因高溫作用而增稠，觸變性增強，流動性差。如:常用的油田CMC、生物聚合物、聚陰離子纖維素等在溫度超過120°C時，抗溫、抗鹽方面就明顯下降，并且目前，常用的抗溫降濾失劑，在使用過程中，往往需要他們復(fù)配，才能發(fā)揮良好的作用，尤其在固相含量很高的情況下更是如此，且用量大，勞動強度也大，泥漿成本高。這就需要一種抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水性能較好的鉆井液處理劑，來滿足中深井復(fù)雜地層特點。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆井液用抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水劑及其制備方法。該發(fā)明提供了一種只要在深井中使用的聚磺泥漿體系中，加入本發(fā)明石油高溫泥漿處理劑，即可提高聚磺泥漿在特殊復(fù)雜井中的抗溫，抗鹽，抗鈣，降失水和防坍塌層的重要作用。為確保鉆井安全，鉆井速度不斷刷新，鉆井周期不斷縮短而提供一種保障。并且本發(fā)明完全取代了磺化酚醛樹脂，大大簡化了聚磺泥漿的轉(zhuǎn)化和維護措施。節(jié)省時間，減少勞動強度，降低鉆井成本。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種鉆井液用抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑，各組成成分質(zhì)量比為腐植酸`鈉:甲醛:苯酚:磺化劑=1650:35:30:100，第一次磺化反應(yīng)先將計量后的腐植酸鈉加入反應(yīng)釜中，然后通過攪拌器不斷攪拌5-6小時，依次加入甲醛，苯酚，磺化劑后開始升溫，使反應(yīng)釜溫度達到120-130° C，壓力2.0-2.5kg/cm2 (表壓)保持這個溫度反應(yīng)2.5—3小時完成第一步磺化反應(yīng)，然后開始降溫使溫度降至80-90 °C開始第二次磺化反應(yīng)，第二次磺化反應(yīng)各組成成分的質(zhì)量比為甲醛:苯酚:磺化劑=35:30:100，在反應(yīng)釜中依次加入甲醛，苯酚，磺化劑后再開始升溫達到120—130 °C繼續(xù)反應(yīng)2.5—3小時完成第二步磺化反應(yīng)，然后加入50kg紅礬鈉溶液(濃度為33%)發(fā)生氧化絡(luò)合反應(yīng)，這時反應(yīng)條件溫度也需維持在120—130 °C，反應(yīng)時間I小時，最后經(jīng)過將反應(yīng)完全的半成品過濾后儲存在半成品的專用儲罐中，干燥后得到本發(fā)明一種鉆井液用抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑。
[0005]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明制備的處理劑降粘、降失水(尤其HTHP失水)效果優(yōu)于同類產(chǎn)品及其復(fù)配體系，并且本發(fā)明完全取代了磺化酚醛樹脂，大大簡化了聚磺泥漿的轉(zhuǎn)化和維護措施。在聚磺泥漿體系中，只要使用本發(fā)明制備的處理劑和磺化浙青就可以轉(zhuǎn)化為聚磺泥漿或鉀基一聚磺泥漿，完全可以替代同類產(chǎn)品及復(fù)配體系形成的聚磺泥漿，從而減輕了現(xiàn)場勞動強度、節(jié)省時間、降低鉆井成本。另外，本發(fā)明經(jīng)青海油田在三塘湖、溫吉桑、丘陵、米登、紅臺、十三間房、勝金臺、丘東等八個構(gòu)造上進行25 口井試驗應(yīng)用，在現(xiàn)場應(yīng)用試驗過程中取得了同室內(nèi)試驗同樣的研究結(jié)果。充分肯定了本發(fā)明制備的處理劑在鉆井泥漿中，具有抗高溫(200°C以上)能力強、抗鹽(NaCL10%以上，KCL7%以上)能力強、抗鈣3000mg/l)能力強，降粘、降失水效果好，配伍性好等特點，在石油鉆井開發(fā)中有重要作用，是目前較理想的抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑。
[0006]【具體實施方式】
本發(fā)明制備的一種鉆井液用抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑由腐植酸鈉、甲醛、苯酚、磺化劑(水，焦亞硫酸鈉等)組成，其中各組成成分質(zhì)量比為腐植酸鈉:甲醛:苯酚:磺化劑=1650:35:30:100。
[0007]制備本發(fā)明一種抗高溫抗鹽抗鈣降失水鉆井液處理劑的方法，先在反應(yīng)釜中加入腐植酸鈉，然后通過攪拌器不斷攪拌5-6小時，依次加入甲醛，苯酚，磺化劑后開始升溫，使反應(yīng)釜溫度達到120—130° C，壓力2.0—2.5kg/cm2 (表壓)保持這個溫度反應(yīng)2.5—3小時完成第一步磺化反應(yīng)后，開始降溫使溫度降至80-90 °C然后開始第二次磺化反應(yīng)，第二次磺化反應(yīng)各成分的質(zhì)量比為甲醛:苯酚:磺化劑=35:30:100，在反應(yīng)釜中依次加入甲醛，苯酚，磺化劑后再開始升溫達到120—130 °C繼續(xù)反應(yīng)2.5—3小時完成第二步磺化反應(yīng)，然后加入50kg紅礬鈉溶液(濃度為33%)發(fā)生氧化絡(luò)合反應(yīng)，這時反應(yīng)條件溫度也需維持在120—130 °C，反應(yīng)時間I小時，最后經(jīng)過將反應(yīng)完全的半成品過濾后儲存在半成品的專用儲罐中，干燥后得到本發(fā)明一種鉆井液用抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑。
[0008]下面結(jié)合實驗室研究和在油田試驗應(yīng)用的實際情況對本發(fā)明做進一步有益效果的說明。
[0009]本發(fā)明加量試驗
在原漿中單獨加入本發(fā)明一種鉆井液用抗高溫、抗鹽、抗鈣、降失水鉆井液處理劑，觀察了它對泥漿性能的影響，由試驗數(shù)據(jù)可以看出，在原漿中加入本發(fā)明，無論高溫前、后(170°C、16小時)其降失水、降粘效`果均顯著，尤其經(jīng)高溫老化后，其降粘、降失水(如HTHP失水)效果更突出。
[0010]本發(fā)明與SMP+SMC、PSC-1的對比試驗
在原漿中加入同等劑量本發(fā)明、SMP+SMC、PSC — I的情況下，觀察了本發(fā)明與SMP+SMC，PSC-1的效果對比，實驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明降粘、降失水(尤其是高溫后)效果優(yōu)于PSC — I ;本發(fā)明降粘效果(經(jīng)高溫老化后)優(yōu)于SMP+SMC。
[0011]本發(fā)明的抗鹽能力試驗
在原漿中加入NaCL10%，對比了本發(fā)明與SMP+SMC、PSC — I的降粘、降失水效果。在原漿中加入10%NaCl，再加入同等劑量的本發(fā)明或SMP+SMC或PSC— I，無論高溫前、后(170°C 16小時)，本發(fā)明降粘效果與SMP+SMC、PSC-1接近，但從降失水，尤其從HTHP失水的效果看，本發(fā)明優(yōu)于PSC— I，且與SMP+SMC接近，從數(shù)據(jù)看，本發(fā)明可抗鹽10% (NaCl)以上。
[0012]本發(fā)明的抗鈣(Ca+2)能力試驗
固定本發(fā)明、SMP+SMC的濃度，比較它們的抗鈣能力，原漿中加入Ca+2，泥漿增稠，失水增大，致使泥漿性能破壞。實驗還發(fā)現(xiàn)，在鈣侵的泥漿中，加入本發(fā)明或SMP+SMC，相同條件下，無論高溫前、后(170°C 16小時)，本發(fā)明的降失水、降粘效果均比SMP+SMC好。從實驗數(shù)據(jù)看，本發(fā)明可抗鈣(Ca+2) 3000mg/l。[0013]本發(fā)明的抗溫能力試驗
在原漿中固定本發(fā)明、SMP+SMC、PSC — I的濃度于(5%)觀察了它們的抗溫能力，從實驗數(shù)據(jù)看，隨著溫度的升高(從150°C上升到200°C)，本發(fā)明、SMP+SMC的泥漿體系，含本發(fā)明的泥漿體系穩(wěn)定性最好，隨著溫度的升高，本發(fā)明降粘、降失水(尤其HTHP失水)的效果越來越好。含PSC — I的泥漿體系隨著溫度升高，粘度和失水上升，尤其高溫、高壓失水增加較多?？傊?，隨著溫度的升高，本發(fā)明降粘和降失水(尤其是HTHP失水)的效果優(yōu)于SMP+SMC、PSC—L.[0014]本發(fā)明的熱穩(wěn)定性試驗
在其它條件相同時，對比本發(fā)明、SMP+SMC、PSC-1的熱穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著時間的延長，含本發(fā)明的泥漿體系，粘度基本不變，但失水(尤其是HTHP失水)隨之降低；而含SMP+SMC、PSC — I的泥漿體系粘切失水有所增加。從實驗看，在相同條件下，本發(fā)明降粘、降失水(尤其是HTHP失水)的效果優(yōu)于SMP+SMC、PSC— 1、具有良好的熱穩(wěn)定性。
[0015]本發(fā)明的配伍性試驗
在聚合物泥漿和井漿中加入本發(fā)明，觀察了其配伍性和作用效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在聚合物泥漿和井漿中的相溶性好，無論高溫前、后(130°C 16小時)，其降粘和降失水(尤其是HTHP失水)效果都很顯著。
[0016]本發(fā)明的現(xiàn)場應(yīng)用
本發(fā)明經(jīng)青海油田在三塘湖、溫吉桑、丘陵、米登、紅臺、十三間房、勝金臺、丘東等八個構(gòu)造上進行25 口井試驗應(yīng)用，現(xiàn)場試驗完全符合室內(nèi)試驗的要求，對轉(zhuǎn)化聚合物泥漿為聚磺泥漿和鉀基一聚磺泥漿收到顯著的效果。
[0017]1、聚磺泥漿的 轉(zhuǎn)化及其適應(yīng)性
按照室內(nèi)試驗的要求，首先在塘參一井開展了現(xiàn)場試驗應(yīng)用；塘參一井是三塘湖構(gòu)造的一口新探井，設(shè)計井深4200米，目的層二疊系地層，該井二開從307米使用兩性復(fù)合離子聚合物泥漿，鉆至1492米，石樹溝地層加本發(fā)明1.5-2%，加磺化浙青1%，轉(zhuǎn)化為聚磺泥漿。泥漿性能達到d=1.21，T=50，Q=I / 5，PH=8 ;鉆遇J2x.Jls.Jib.T.P等復(fù)雜地層。使用聚磺泥漿，該井從井深1110-2572米鉆進Klx..J2s.J2x等地層時，井漏嚴重，漏失泥漿1480方。在井漏嚴重的情況下，經(jīng)使用本發(fā)明轉(zhuǎn)化為聚磺泥漿，面對泥漿密度偏高，井漏嚴重，泥漿密度偏低鉆進J2s.J2x.Jls.Jib.T等破碎及煤線地層又極易坍塌，泥漿上從提高造壁封堵能力著手，大膽使用較低(1.15)泥漿密度鉆進。現(xiàn)場實踐表明,采用1.15泥漿密度大大減少了井漏發(fā)生，確保井下安全鉆進；鉆至八道灣大段煤層和三疊系破碎地層泥漿密度逐步提高到1.22-1.23，保證井下正常鉆進，順利鉆至3845米二疊系下部地層完鉆。全井泥漿性能穩(wěn)定，確保全井取芯65米，收獲率99%，滿足了工程對泥漿的要求。
[0018]本發(fā)明新型泥漿處理劑在塘參一井轉(zhuǎn)化和維護聚磺泥漿的現(xiàn)場實踐表明，采用本發(fā)明轉(zhuǎn)化聚磺泥漿，完全代替了 SMC和SMP或SPNH和SMP或PSC-1和SMP的泥漿體系；本發(fā)明抗溫能力強，在井深3845米，井底溫度180°C的情況下，泥漿性能穩(wěn)定，全井未發(fā)生一起卡鉆事故，泥漿適應(yīng)性強。在塘參一井試驗使用本發(fā)明的基礎(chǔ)上，先后又在溫吉桑、丘陵的開發(fā)井及臺參二井、小草一井、阿一井、紅臺二井、丘東九井、房一井等25 口井上進行了試驗，均收到了好的效果。
[0019]歸納現(xiàn)場轉(zhuǎn)化及維護聚磺泥漿的措施(I)配濃度為5-10%的本發(fā)明溶液逐步加入，每循環(huán)周加溶液量為3-5%，控制加溶液量10-15，即本發(fā)明加量1_2%，需要降失水，可改用干粉加入本發(fā)明。
[0020](2)加橫化浙青1-2%,以干粉每循環(huán)周加0.5_1%，控制加量1_2%。
[0021](3)正常鉆進配本發(fā)明濃度為5-10%溶液細水加入，加量0.5-1%，以穩(wěn)定性能。
[0022](4)粘度升高加本發(fā)明溶液1_2%，降低粘度。
[0023](5)每100米補充磺化浙青200公斤。
[0024](6)進入侏羅系J2q等地層后，加CMC0.1-0.2%，加JT-900 0.2-0.3%,以提高造壁抑制能力。
[0025]2、鉀基-聚磺泥漿的轉(zhuǎn)化處理及適應(yīng)性
臺參二井是青海油田在火焰山構(gòu)造帶的一口深探井，該井使用淡水聚磺泥漿鉆至3683米，中途測試四天，電測后下鉆至3672米遇阻劃眼，蹩跳極為嚴重，轉(zhuǎn)盤打倒車，上堤下放遇阻遇卡嚴重，劃眼五天無進尺，針對這一井下復(fù)雜情況，現(xiàn)場采取將清水聚磺泥漿轉(zhuǎn)化為鉀基-聚磺泥漿，泥漿密度經(jīng)處理轉(zhuǎn)化從1.41降到1.30的情況下，井下復(fù)雜大為好轉(zhuǎn)，并進入正常鉆進。
[0026]用鉀基-聚磺泥漿鉆進17天，鉆至井深3772米，起鉆至3540米嚴重遇卡，三次提斷鉆具，使部分鉆具落入井下，處理井下鉆具落入長達65天時間，經(jīng)多次打撈后，終于對上扣起鉆至3540米左右又遇卡，泥漿采取種種防塌措施，提高粘度至滴流，提高泥漿比重至
1.50，打稠化泥漿，混原油循環(huán)等措施，井下均未返出較大的鉆屑，既是細的鉆屑也很少，說明井壁穩(wěn)定。次后，經(jīng)在35`40米左右擴眼破鍵槽處理后下鉆打撈出井下鉆具的全部落魚。
[0027]鉀基-聚磺泥漿在臺參二井3772米65天處理打撈井下鉆具落魚的過程中經(jīng)受住了考驗，泥漿性能穩(wěn)定，適應(yīng)性強，深受井下隊歡迎。
[0028]歸納轉(zhuǎn)化及處理鉀基-聚磺泥漿的措施:
(I)調(diào)整基漿
A、加入本發(fā)明4-5%，配成濃度為10%的溶液加入，加量30-40%，以降低泥漿中坂土含量至40g / I左右，同時提高泥漿的抗鹽能力。
[0029]B、在本發(fā)明加至 2-3% 后，加 NaPAMX 3-0.5%，加 CMC0.2-0.3%，降低濾失量 3_4ml。
[0030]C、加足磺化浙青2-3%。
[0031](2)基漿調(diào)整好的基礎(chǔ)上使其粘度穩(wěn)定35-40秒，失水3_4ml，坂含40g / 1，開始加入KCL，第一循環(huán)周加入KCL飽和溶液1-2%并同時配加本發(fā)明溶液1_2%，以穩(wěn)定粘度大幅度變化，若加入KCL溶液2%粘度變化不大，可采用加1%KCL干粉一周，并同時加入本發(fā)明溶液2%，在KCL加至3%后，粘度無大波動，可停加本發(fā)明溶液?？刹捎眉颖景l(fā)明干粉一周，以降低HTHP失水，穩(wěn)定性能。
[0032](3)在KCL加至3%，往往會出現(xiàn)泥漿粘度下降，可補加干粉CMC0.3-0.5%，提高泥漿護膠和穩(wěn)定粘度的作用，必要時加超細碳酸鈣粉3-5%或單向壓力封堵劑0.5-1%穩(wěn)定粘度，現(xiàn)場實驗表明效果顯著。
[0033](4)正常鉆進時，配合加入本發(fā)明溶液(濃度5-10%)，每鉆進100米，加磺化浙青200-500 公斤。
[0034](5) KCL含量降低，及時補充KCL，以保持KCL含量3_5%或5_7%，以保證泥漿性能穩(wěn)定。[0035](6)失水增大，可加干粉本發(fā)明 0.5-1%,或加 NaPAN0.3-0.5%,加 CMC0.1-0.2%。
[0036]3、本發(fā)明現(xiàn)場試驗取得的效果
(I)首次在新探區(qū)塘參一井試驗新型處理劑本發(fā)明，簡化了聚磺泥漿處理過程及處理劑的加量，替代了 PSC和SMP或SMC和SMP或SPNH和SMP，穩(wěn)定了泥漿性能，滿足了鉆進復(fù)雜地層(石樹溝、西山窯、三工呵、八道灣、二疊系、三疊系)的要求。順利穿過1899-2627米的石炭質(zhì)泥巖和煤夾層116米,并安全穿過二疊系和三疊系。全井泥衆(zhòng)性能穩(wěn)定,未發(fā)生一次卡鉆事故，為該井發(fā)現(xiàn)64米油氣層起了重要作用，經(jīng)濟效益難以計算。
[0037](2 )在試驗使用本發(fā)明的25 口井中，泥漿適應(yīng)性強，均未發(fā)生一起井下卡鉆事故。
[0038](3)在臺參二井3683米井下出現(xiàn)極為復(fù)雜的情況下，經(jīng)試驗PSC-1I轉(zhuǎn)化為鉀基-聚磺泥漿，確保井下安全鉆進，既是該井在3772米井下鉆具斷落的情況下，多次處理打撈鉆具，歷時長達65天，長期浸泡，井壁穩(wěn)定，致使擴眼后打撈一次成功，中途電測一次成功。244毫米套管順利下到井底，固井順利。四開繼續(xù)使用本發(fā)明維護鉀基-聚磺泥漿，泥漿性能穩(wěn)定，井下正常。目前已鉆至井深4800米。充分顯示了本發(fā)明在鉀基一聚磺泥漿中的突出效果 。
【權(quán)利要求】
1.一種抗高溫抗鹽抗鈣降失水鉆井液處理劑，其特征在于兩次磺化，第一次磺化各組成成分質(zhì)量比為腐植酸鈉:甲醛:苯酚:磺化劑=1650:35:30:100，第二次磺化各組成成分質(zhì)量比為甲醛:苯酚:磺化劑=35:30:100，然后加入50kg紅礬鈉溶液(33%)發(fā)生氧化絡(luò)合反應(yīng)，這時反應(yīng)條件溫度120—130 °C，反應(yīng)時間I小時，干燥后得到本處理劑成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗高溫抗鹽抗鈣降失水鉆井液處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于開始第一次磺化反應(yīng)時，現(xiàn)將計量后的腐植酸鈉加入反應(yīng)釜中，然后通過攪拌器不斷攪拌5-6小時，反應(yīng)溫度達到120—130° C，壓力2.0—2.5kg/cm2 (表壓)保持這個溫度反應(yīng).2.5—3小時完成第一步磺化，然后開始降溫使溫度降至80-90 °C，依次加入甲醛，苯酚，磺化劑后開始升溫達到120—130 °C繼續(xù)反應(yīng)2.5—3小時完成第二部磺化，然后加入50kg紅礬鈉溶液(33%)發(fā)生氧化絡(luò)合反應(yīng)，這時反應(yīng)條件溫度120-130 °C，反應(yīng)時間I小時，干燥后得到本處理劑成品。
【文檔編號】C08G8/28GK103710007SQ201310727593
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】高寶華 申請人:高寶華