專利名稱：一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油開采用鉆井液，尤其涉及一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液及其制備方法，屬于石油勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在超深井復(fù)雜井聞溫、聞壓、聞礦化度等“二聞”苛刻井下環(huán)境的石油鉆井技術(shù)是公認(rèn)的世界級難題，鉆井液技術(shù)是其核心技術(shù)之一。目前鉆井液技術(shù)普遍采用的高密度飽和鹽水磺化體系，由于采用重晶石和鐵礦粉加重后固相含量高，自由水相少，循環(huán)壓耗高，而且抗溫能力僅可達(dá)到160°C左右，導(dǎo)致高溫下鉆井液流變性控制困難，處理頻繁
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，通過添加甲酸鹽，得到一種具有優(yōu)良的流變性和較強(qiáng)的抗溫、抗鹽能力的鉆井液。本發(fā)明的目的還在于提供上述高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其包括以下重量份組成水、100份，膨潤土、2-5份，抗高溫磺酸鹽聚合物、0. 1-10份，甲酸鹽、20-100份，氫氧化鉀、0. 6-2. 0份，磺化處理劑、8-20份，封堵劑、2-6份，乳化劑、0. 5-3. 0份，pH調(diào)節(jié)劑、0. 2-3. 0份，重晶石粉、120-270份。本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液是一種高密度水基體系。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，所采用的磺化處理劑包括磺化酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂和磺化腐植酸鉻，三者的重量比為3-10 3-6 2-4。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，所采用的封堵劑為磺化浙青，該磺化浙青的軟化點(diǎn)為160°C -180°c。通過采用磺化浙青作為封堵劑，可以獲得良好的封堵降濾失效果。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，所采用的抗高溫磺酸鹽聚合物為丙烯酰胺(AM)與2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸(AMPS)共聚物，其分子量大于500 萬。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，重晶石粉主要用于調(diào)節(jié)密度，優(yōu)選地，所采用重晶石粉的密度為4. 30g/cm3以上，純度在98 %以上，粒徑分布D9tl在20-40微米。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，所采用的甲酸鹽為工業(yè)用甲酸鉀，并且，甲酸鉀含量在97%以上。甲酸鹽是一種水溶性加重劑，甲酸鉀在水中的飽和度可達(dá)137%，本發(fā)明提供的鉆井液利用甲酸鉀水溶性加重的特點(diǎn)，有效減少高密度鉆井液中的固相含量，達(dá)到性能優(yōu)化的目的。
在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，所采用的乳化劑為失水山梨醇脂肪酸酯等。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，所采用的pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鉀等。添加PH調(diào)節(jié)劑之后，溶液體系的pH值為9-10。在本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液中，優(yōu)選地，該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的密度為I. 7-2. 5g/cm3。本發(fā)明提供的技術(shù)方案利用甲酸鹽基液密度較高、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，配制的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的固相含量相比常規(guī)高密度鉆井液減少，當(dāng)鉆井液密度為2. 5g/cm3時(shí)，甲酸鹽聚磺鉆井液的固相含量相比同密度的聚磺鉆井液固相含量減少了15-20%，鉆井液中自由水得以部分釋放，從而規(guī)避了高密度鉆井液流變性和失水造壁性調(diào)節(jié)之間的矛盾，同時(shí)該鉆井液的流變性、抗溫、抗鹽能力有了進(jìn)一步的提升，能滿足井深超過6000米、井底溫度大于160°C、鉆井液密度大于1.8g/cm3、鹽層厚度超過1000米的超深 井巨厚復(fù)合鹽層以及鹽下儲(chǔ)層的鉆井需求。本發(fā)明還提供了上述抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的制備方法，包括以下步驟將水與膨潤土混合，攪拌預(yù)水化24小時(shí)以上得到預(yù)水化膨潤土漿；在轉(zhuǎn)速為8000-12000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌狀態(tài)下，依次加入氫氧化鉀、抗高溫磺酸鹽聚合物、磺化處理劑、封堵劑、乳化劑、PH調(diào)節(jié)劑、甲酸鹽，最后加入重晶石粉，得到所述抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液。本發(fā)明提供的鉆井液是一種能夠在超深井復(fù)雜井鉆井中使用的高密度鉆井液，與普通高密度飽和鹽磺化水基鉆井液相比，具有較低的固相含量，較高的熱穩(wěn)定性，能夠保持更合適的流變性，能夠適應(yīng)深井、超深井、巨厚復(fù)合鹽層以及鹽下儲(chǔ)層的鉆井，能夠克服常規(guī)水基飽和鹽水高密度磺化鉆井液密度調(diào)節(jié)能力較低，抗溫抗鹽能力有限，維護(hù)周期頻繁，抑制性、流變性和失水造壁性之間矛盾突出的難題。本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液適用于深井超深井尤其是巨厚復(fù)合鹽層石油鉆井，在I. 8-2. 5g/cm3的密度條件下，抗溫能力能夠達(dá)到180°C,抗鹽至飽和、抗I丐能力達(dá)到800-1000ppm,是一種性能良好的抗高溫、抗高壓、抗高礦化度的鉆井液。
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。實(shí)施例I本實(shí)施例提供了一種密度為2. 4g/cm3抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其是通過以下步驟制備的在循環(huán)罐里放入30m3淡水，加入膨潤土 0. 6t，充分?jǐn)嚢韬箪o止預(yù)水化，預(yù)水化時(shí)間不得少于24小時(shí)，得到預(yù)水化膨潤土漿；在充分?jǐn)嚢?轉(zhuǎn)速為8000-12000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌)的狀態(tài)下，按順序向預(yù)水化膨潤土漿中加入0. 6t氫氧化鉀、0. 9t抗高溫磺酸鹽聚合物丙烯酰胺與2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物(分子量大于500萬)、6t磺化處理劑(3t磺化酚醛樹脂、I. 5t磺化褐煤樹脂和I. 2t磺化腐植酸鉻混合)、18t高軟化點(diǎn)磺化浙青(軟化點(diǎn)180°C )、3t乳化劑SP-80、2t碳酸鉀，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0t甲酸鹽，最后加入高密度重晶石粉67. 9t至密度2. 4g/cm3,充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了一種密度為2. 25g/cm3抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其是通過以下步驟制備的在循環(huán)罐里放入30m3淡水，加入膨潤土 0. 9t，充分?jǐn)嚢韬箪o止預(yù)水化，預(yù)水化時(shí)間不得少于24小時(shí)，得到預(yù)水化膨潤土漿；在充分?jǐn)嚢?轉(zhuǎn)速為8000-12000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌)的狀態(tài)下，按順序向預(yù)水化膨潤土漿中加入0. 4t氫氧化鉀、0. 6t抗高溫磺酸鹽聚合物丙烯酰胺與2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物(分子量大于500萬)、4t磺化處理劑(2t磺化酚醛樹脂、I. 2t磺化褐煤樹脂和0. 8t磺化腐植酸鉻混合)、14t高軟化點(diǎn)磺化浙青(軟化點(diǎn)180°C )、2t乳化劑SP-80、2t碳酸鉀，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?1t甲酸鹽，最后加入高密度重晶石粉79. 3t至密度2. 25g/cm3,充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液。實(shí)施例3本實(shí)施例提供了一種密度為I. 80g/cm3抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其是通過以下步驟制備的在循環(huán)罐里放入30m3淡水，加入膨潤土 I. 2t，充分?jǐn)嚢韬箪o止預(yù)水化，預(yù)水化時(shí)間不得少于24小時(shí)，得到預(yù)水化膨潤土漿；在充分?jǐn)嚢?轉(zhuǎn)速為8000-12000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌)的狀態(tài)下，按順序向預(yù)水化膨潤土漿中加入0. 4t氫氧化鉀、0. 4t抗高溫磺酸鹽聚合物丙烯酰胺與2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物(分子量大于500萬)、4t磺化處理劑(2t磺化酚醛樹脂、I. 2t磺化褐煤樹脂和0. 8t磺化腐植酸鉻混合)、6t高軟化點(diǎn)磺化浙青(軟化點(diǎn)180°C )、2t乳化劑SP-80、2t碳酸鉀，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?1t甲酸鹽，最后加入高密度重晶石粉54. 2t至密度
I.80g/cm3，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液。2、測試實(shí)施例2配置好的鉆井液的常規(guī)性能，并與同密度的飽和鹽水磺化鉆井液(該鉆井液的具體組成水、100重量份，膨潤土、2-5重量份，抗高溫磺酸鹽聚合物、0. I重量份，氫氧化鉀、I. 0重量份,磺化處理劑、12重量份,磺化浙青、4重量份,乳化劑SP-80、0. 8重量份，pH調(diào)節(jié)劑(碳酸鉀)、0. 7重量份,氯化鉀、7重量份,氯化鈉、22重量份,重晶石粉、101重量份，抗高溫磺酸鹽聚合物和磺化處理劑等原料同實(shí)施例I)分別在180°C熱滾16小時(shí)后，按照水基鉆井液測試程序(GB/T 16783-1997)分別測得對比性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表I。表I抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的常規(guī)性能評價(jià)(180°C X 16h)
權(quán)利要求
1.一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其包括以下重量份組成 7JCU00份，膨潤土、2-5份，抗高溫磺酸鹽聚合物、O. 1-10份，甲酸鹽、20-100份，氫氧化鉀、O. 6-2. O份，磺化處理劑、8-20份，封堵劑、2-6份，乳化劑、O. 5-3. O份，pH調(diào)節(jié)劑、·O.2-3. O份，重晶石粉、120-270份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述磺化處理劑包括磺化酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂和磺化腐植酸鉻，三者的重量比為3-10 3-6 2-4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述封堵劑為磺化浙青，該磺化浙青的軟化點(diǎn)為160°C -180°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述抗高溫磺酸鹽聚合物為丙烯酰胺與2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物，其分子量大于500萬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述重晶石粉的密度為4. 30g/cm3以上，純度在98%以上，粒徑分布D9tl在20-40微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述甲酸鹽為工業(yè)用甲酸鉀，并且，甲酸鉀含量在97%以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述乳化劑為失水山梨醇脂肪酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，所述pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鉀。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液，其中，該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的密度為I. 8-2. 5g/cm3。
10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的制備方法，其包括以下步驟 將水與膨潤土攪拌混合，預(yù)水化24小時(shí)以上得到預(yù)水化膨潤土漿； 在轉(zhuǎn)速為8000-12000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌狀態(tài)下，依次加入氫氧化鉀、抗高溫磺酸鹽聚合物、磺化處理劑、封堵劑、乳化劑、PH調(diào)節(jié)劑、甲酸鹽，最后加入重晶石粉，得到所述抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液及其制備方法。該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液包括以下重量份組成水、100份，膨潤土、2-5份，抗高溫磺酸鹽聚合物、0.1-10份，甲酸鹽、20-100份，氫氧化鉀、0.6-2.0份，磺化處理劑、8-20份，封堵劑、2-6份，乳化劑、0.5-3.0份，pH調(diào)節(jié)劑、0.2-3.0份，重晶石粉、120-270份。本發(fā)明還提供了上述抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液的制備方法。本發(fā)明提供的抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液適用于深井超深井尤其是巨厚復(fù)合鹽層石油鉆井，在1.8-2.5g/cm3的密度條件下，抗溫能力能夠達(dá)到180℃，抗鹽至飽和、抗鈣能力達(dá)到800-1000ppm，是一種性能良好的抗高溫、抗高壓、抗高礦化度的鉆井液。
文檔編號C09K8/24GK102766446SQ20121026064
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者盧虎, 葉艷, 吳曉花, 安文華, 尹達(dá), 鄒盛禮, 陳勉 申請人:中國石油大學(xué)(北京)