環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用。以重量份計(jì)，該環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，包括如下組份：氣制油80-90重量份、有機(jī)土DRGEL2-3重量份、主乳化劑DREM-13-4重量份、輔乳化劑DRCO-12-5重量份、降濾失劑DF012-5重量份、濃度20wt％的CaCl2水溶液10-20重量份、氧化鈣2-4重量份和重晶石。本發(fā)明的鉆井液能夠在滿足鉆井液的常規(guī)要求的同時(shí)，滿足陸地與海上的環(huán)境敏感區(qū)域深井超深井對(duì)鉆井液抗高溫和對(duì)環(huán)境友好的要求。
【專利說(shuō)明】環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用，屬于石 油開采【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著常規(guī)油氣資源的不斷減少，石油勘探開發(fā)逐漸向更深的地層以及更遠(yuǎn)的海洋 鉆進(jìn)，因此，油井井深也越來(lái)越深。在深井、超深井的鉆探中，由于地溫梯度的存在，井眼越 深井筒內(nèi)的溫度就會(huì)變得越高。我國(guó)西部油田超過(guò)7000m的超深井和東部油田超過(guò)5000m 的深井井底溫度就很可能超過(guò)200°C。在高溫條件下，水基鉆井液中的各種組分會(huì)發(fā)生降 解、發(fā)酵、增稠、失效等變化，從而使鉆井液性能發(fā)生劇變，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致鉆井作業(yè)無(wú)法正常 進(jìn)行。油基鉆井液體系具有熱穩(wěn)定性好，抗溫達(dá)230°C以上，密度達(dá)2. 2g/cm3以上；另外，油 基鉆井液對(duì)于鉆復(fù)雜地層，如水敏性強(qiáng)的地層、深井高溫高壓地層、巨厚鹽膏層方面，可以 大幅降低井下復(fù)雜事故率，提高機(jī)械鉆進(jìn)速度。但是，由于油基鉆井液存在污染問(wèn)題，在陸 地環(huán)境敏感區(qū)域和海上復(fù)雜地層的應(yīng)用和推廣使用上受到了限制。
[0003] 氣制油合成基鉆井液作為一種具有環(huán)保特性的新型鉆井液體系，它既具有油基鉆 井液的性能特點(diǎn)，又對(duì)環(huán)境友好、無(wú)污染。與油基（柴油和低毒礦物油作為基礎(chǔ)油）鉆井液 相比，氣制油合成基鉆井液具有運(yùn)動(dòng)粘度低、鉆速快、對(duì)環(huán)境更加友好等優(yōu)勢(shì)，并且具有油 基鉆井液的井壁穩(wěn)定、潤(rùn)滑性好和保護(hù)儲(chǔ)層等特點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是一種環(huán)保型抗高溫氣制油合成基 鉆井液及其制備方法與應(yīng)用，能夠在滿足鉆井液的常規(guī)要求的同時(shí)，滿足陸地與海上的環(huán) 境敏感區(qū)域深井超深井對(duì)鉆井液抗高溫和對(duì)環(huán)境友好的要求。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，以重量份計(jì)，包括如下組份：
[0007] 氣制油80-90重量份、有機(jī)土2-3重量份、主乳化劑3-4重量份、輔乳化劑2-5重 量份、降濾失劑2-5重量份、濃度20wt%的CaCl2水溶液10-20重量份、氧化鈣2-4重量份 和重晶石。
[0008] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述氣制油為一種不含芳香烴、無(wú) 熒光、可生物降解的環(huán)境友好型合成基礎(chǔ)油，在鉆井液體系中作為一個(gè)非極性的連續(xù)相，其 主要功用是防止鉆井液與地層間發(fā)生的極性反應(yīng)；優(yōu)選的，所述氣制油為殼牌公司生產(chǎn)的 Saralinel85V氣制油。
[0009] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述濃度20wt%的CaCl2水溶液為 鹽水相，用來(lái)調(diào)節(jié)鹽水的活度，使鉆井液所含的鹽水與地層水的活度相等，防止地層中的水 向鉆井液滲透或鉆井液中的水向地層滲透。
[0010] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述有機(jī)土為親油成膠體，其抗溫 達(dá)220°C，主要作用為增加鉆井液體系的粘切力，并起部分降濾失的作用；優(yōu)選的，所述有 機(jī)土包括如下組分：
[0011] 提純鈉基膨潤(rùn)土 10-20重量份； 十六院基二甲基氯化銨 1-3重量份； 雙十八烷基三甲基氯化銨 6-9重量份； ZLSH-600功能化大分子 1 -3重量份； 水 100重量份。
[0012] 根據(jù)具體實(shí)施方案，上述的有機(jī)土，以重量份計(jì)，包括如下原料：提純鈉基膨潤(rùn)土 20重量份，十六烷基三甲基氯化銨3重量份，雙十八烷基三甲基氯化銨6重量份，ZLSH-600 功能化大分子2重量份，水100重量份。
[0013] 上述的有機(jī)土是通過(guò)下列方法制備得到的：
[0014] -次插層反應(yīng)：
[0015] 將提純鈉基膨潤(rùn)土和水放入不銹鋼捏合機(jī)中，在不斷攪拌下，加入十六烷基三甲 基氯化銨和雙十八烷基三甲基氯化銨，加熱升溫至90°c，反應(yīng)2小時(shí)，得到有機(jī)土料液；
[0016] 將有機(jī)土料液注入板框式壓濾機(jī)中壓濾、去除水分，得到一次插層料；
[0017] 二次插層反應(yīng)：
[0018] 將一次插層料和ZLSH-600功能化大分子室溫捏合反應(yīng)30分鐘，得到二次插層 料；
[0019] 后期處理：
[0020] 將二次插層料放入干燥箱，在105°C干燥5小時(shí)，降至室溫，粉碎、過(guò)200目篩，得到 有機(jī)土。
[0021] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，優(yōu)選的，所述有機(jī)土為中國(guó)石油集 團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的DRGEL型有機(jī)土，符合鉆井液用有機(jī)土 SY/T6615-2005技術(shù) 要求，其組分為上述具體實(shí)施方案中的有機(jī)土組分。
[0022] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，優(yōu)選的，所述主乳化劑為有機(jī)酸與 有機(jī)胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)制備的弧狀梳型長(zhǎng)鏈分子乳化劑；其抗溫達(dá)220°C，可在油水界面 上形成高強(qiáng)度的復(fù)合膜，從而保證在高溫下乳狀液穩(wěn)定性良好；更優(yōu)選的，所述主乳化劑為 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的DREM-1型乳化劑，符合鉆井液用抗高溫主乳化 劑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) Q/SY ZJG0031-2012。
[0023] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，優(yōu)選的，所述輔乳化劑為有機(jī)酸與 有機(jī)胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)制備的具有親水功能團(tuán)的小鏈分子乳化劑；其抗溫達(dá)220°C，與主 乳化劑DREM-1協(xié)同作用，增強(qiáng)鉆井液體系的電穩(wěn)定性，除此之外，可改變鉆井液體系中親 水固相的極性，抑制其沉降；更優(yōu)選的，所述輔乳化劑為中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院 生產(chǎn)的DRC0-1型乳化劑，符合鉆井液用抗高溫輔乳化劑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY ZJG0032-2012。
[0024]上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述降濾失劑是一種交連的苯乙烯 聚合物，抗溫達(dá)260°C，可膨脹變形形成致密、纖薄的泥餅，控制油相進(jìn)一步流向地層，減小 濾失和儲(chǔ)層損害；優(yōu)選的，所述降濾失劑為法國(guó)歐諾法公司生產(chǎn)的DF01型降濾失劑。
[0025] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述氧化鈣主要作用為控制鉆井液 體系的pH值，防止鉆具腐蝕和地層中酸性氣體對(duì)鉆井液污染。
[0026] 上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述重晶石起加重鉆井液的作用； 優(yōu)選的，所述重晶石的用量根據(jù)終產(chǎn)品的密度需要確定，所述重晶石的主要成分為硫酸鋇， 密度為大于4. 2g/cm3。
[0027] 上述的重晶石的用量根據(jù)終產(chǎn)品的密度需要確定是指重晶石的加入量為使環(huán)保 型抗高溫氣制油合成基鉆井液的密度達(dá)到所需要達(dá)到的值。
[0028] 本發(fā)明還提供上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液的制備方法，包括如下步 驟：
[0029]向氣制油中加入主乳化劑（例如DREM-1)和輔乳化劑（例如DRC0-1)，高速攪拌 20min,得到第一混合液；
[0030] 向第一混合液中加入濃度20wt%的CaCl2水溶液，高速攪拌30min，得到第二混合 液；
[0031] 向第二混合液中加入有機(jī)土（例如DRGEL)，高速攪拌20min，得到第三混合液；
[0032] 向第三混合液中加入降濾失劑（例如DF01)和氧化鈣，高速攪拌30min，得到第四 混合液；
[0033] 向第四混合液中加入重晶石調(diào)整該混合液的密度至2.0-2. 3g/cm3,高速攪拌 40min，得到第五混合液；
[0034] 將第五混合液裝入老化罐中于220°C滾動(dòng)老化16h，得到環(huán)保型抗高溫氣制油合 成基鉆井液。
[0035] 本發(fā)明還提供上述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液作為環(huán)保型抗高溫鉆井 液的應(yīng)用。
[0036] 本發(fā)明所得的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，在220°C溫度下，最高密度可達(dá) 2. 3g/cm3,具有良好的高溫乳化劑穩(wěn)定性，破乳電壓大于1000V，具有良好的流變性，切力大 于10Pa，具有良好的高溫高壓濾失性能，高溫高壓濾失量小于10ml。
[0037]本發(fā)明的突出效果為：
[0038] 本發(fā)明的鉆井液能夠在滿足鉆井液的常規(guī)要求的同時(shí)，滿足陸地與海上的環(huán)境敏 感區(qū)域深井超深井對(duì)鉆井液抗高溫和對(duì)環(huán)境友好的要求。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理 解、掌握，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方 法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0040] 實(shí)施例1 :
[0041] 本實(shí)施例提供一種環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，以重量份計(jì)，包括如下組 份：
[0042] 氣制油80重量份、濃度20wt%的CaCl2水溶液20重量份、主乳化劑DREM-13重量 份、輔乳化劑DRC0-13重量份、有機(jī)土 DRGEL 2重量份、降濾失劑DF014重量份、氧化鈣2重 量份和重晶石215重量份。
[0043] 本實(shí)施例的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液是通過(guò)下列方法制備得到的：
[0044] 向氣制油中加入主乳化劑DREM-1和輔乳化劑DRC0-1，高速攪拌20min，得到第一 混合液；
[0045] 向第一混合液中加入濃度20wt%的CaCl2水溶液，高速攪拌30min，得到第二混合 液；
[0046] 向第二混合液中加入有機(jī)土 DRGEL，高速攪拌20min，得到第三混合液；
[0047] 向第三混合液中加入降濾失劑DF01和氧化鈣，高速攪拌30min，得到第四混合液；
[0048] 向第四混合液中加入重晶石調(diào)整該混合液的密度至2.Og/cm3,高速攪拌40min，得 到第五混合液；
[0049] 將第五混合液裝入老化罐中于220°C滾動(dòng)老化16h，得到環(huán)保型抗高溫氣制油合 成基鉆井液。
[0050] 對(duì)所得的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液按照常規(guī)方法進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如 表1所示：
[0051] 表 1
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其包括如下組分： 氣制油80-90重量份、有機(jī)土 2-3重量份、主乳化劑3-4重量份、輔乳化劑2-5重量份、 降濾失劑2-5重量份、濃度20wt%的CaCl2水溶液10-20重量份、氧化鈣2-4重量份和重晶 O
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述氣制 油為殼牌公司生產(chǎn)的Saralinel85V氣制油。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述有機(jī) 土包括如下組分：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述有機(jī) 土為中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的DRGEL型有機(jī)土。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述主乳 化劑為有機(jī)酸與有機(jī)胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)制備的弧狀梳型長(zhǎng)鏈分子乳化劑；優(yōu)選的，所述主 乳化劑為中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的DREM-I型乳化劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述輔乳 化劑為有機(jī)酸與有機(jī)胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)制備的具有親水功能團(tuán)的小鏈分子乳化劑；優(yōu)選 的，所述輔乳化劑為中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的DRCO-I型乳化劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述降濾 失劑為法國(guó)歐諾法公司生產(chǎn)的DFOl型降濾失劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述重晶 石的用量根據(jù)氣制油合成基鉆井液的密度確定，所述重晶石的主要成分為硫酸鋇，密度為 大于 4. 2g/cm3。
9. 權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液的制備方法，包括如 下步驟： 向氣制油中加入主乳化劑和輔乳化劑，高速攪拌20min，得到第一混合液； 向第一混合液中加入濃度20wt %的CaCl2水溶液，高速攪拌30min，得到第二混合液； 向第二混合液中加入有機(jī)土，高速攪拌20min，得到第三混合液； 向第三混合液中加入降濾失劑和氧化鈣，高速攪拌30min，得到第四混合液； 向第四混合液中加入重晶石調(diào)整該混合液的密度至2. 0-2. 3g/cm3,高速攪拌40min，得 到第五混合液； 將第五混合液裝入老化罐中于220°C滾動(dòng)老化16h，得到環(huán)保型抗高溫氣制油合成基 鉆井液。
10. 權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的環(huán)保型抗高溫氣制油合成基鉆井液作為環(huán)保型抗高溫 鉆井液的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C09K8/22GK104327811SQ201410478613
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】王茂功, 李英敏, 李爽, 李彥琴, 沈艷清, 張延麗, 鄭建龍, 王發(fā)云 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院