技术领域
[0001] 本
发明涉及石油钻井工程领域所用的一种钻井液,具体地指一种高温高密度高矿化度水基钻井液。
背景技术
[0002] 随着世界
能源需求的增加和地球浅层资源的过度开发,人们不得不把钻探目标从浅海转向深海、从浅层逐步转向深层,深井和超深井的钻探已经成为今后钻探工业发展的一个重要方向。由于井越深,技术上的困难越多,因此,世界各国都把钻井深度和速度作为钻井工艺技术水平的重要标志。
[0003] 深井钻探对钻井液的要求不仅仅是量的累加而是质的提高,是不同于浅井钻井液的一项新的钻井液体系和工艺技术,目前深井水基钻井液的流变性控制仍是目前钻井液技术未能很好解决的重大技术难题,当高温、高矿化度、高密度同时存在时,钻井液的流变性能、失水造壁性能更加难以控制,具体表现为低温和高温流变性很难同时兼顾,HTHP失水大3
且泥饼厚。因此,深入研究能“同时满足高温(>180℃)、高矿化度、高密度(>2.00g/cm)三大要求的水基钻井液技术”的作用机理,形成新的理论认识,指导高温高密度水基钻井液技术的改进和提高,从而满足我国复杂
地层深井安全、快速、优质、高效钻井的技术需要,使我国钻井液技术达到世界先进水平显得尤为重要。
[0004] 现今钻井液密度最高可以加重至3.0g/cm3,其固相含量高达60%,所以研究钻井液中固相对钻井液性能的影响尤为重要。不同粒径的重晶石的比表面不同,导致重晶石对自由水的
吸附作用有差异,影响钻井液的性能。在钻井液流动过程中颗粒间的摩擦方式是滑动摩擦或是滚动,造成的黏度效应截然不同。同时不同粒径的重晶石颗粒相互填充堆积效果不同,达到的密堆积程度迥异,直接影响泥饼
质量。合理的粒径搭配使得形成的泥饼紧密堆积程度更高,从而使得泥饼孔隙度小、渗透率小、强度高、厚度小、钻井液滤失量低,体现为泥饼质量优良。为此,研究复
配重晶石对钻井液黏度和泥饼质量的影响,以确定其影响方式,找出最佳的组合方式。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高温高密度高矿化度水基钻井液,可以显著改善钻井液体系的流变性,达到降黏目的,同时得到质量优良的泥饼,体现为泥饼孔隙度小、渗透率小、强度高、厚度小、钻井液滤失量低。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用以下的技术方案:一种高温高密度高矿化度水基钻井液,包括基浆,所述基浆中添加不同粒径普通重晶石与毫微重晶石。
[0007] 所述基浆由5%钠
膨润土浆、0.3%聚
丙烯酸钾、5%磺化酚
醛树脂、5%磺化
褐煤树脂、5%磺化
褐煤、30%NaCl及1%
石棉组成。
[0008] 所述普通重晶石与毫微重晶石重量比为1:1,用普通重晶石与毫微重晶石混合加重剂调节体系的密度为2.3g/cm3。
[0009] 所述普通重晶石的粒径分布为60~75μm、46.2~60μm和37.5~46.2μm。
[0010] 所述毫微重晶石的粒径为0.89μm。
[0011] 该高温高密度高矿化度水基钻井液的制备方法包括以下步骤:
[0012] (1)将水、膨润土在搅拌条件下混合反应;
[0013] (2)将步骤(1)的
混合液在搅拌条件下依次加入聚丙烯酸钾、磺化
酚醛树脂、磺化褐煤树脂、磺化褐煤、NaCl及石棉;
[0014] (3)将步骤(2)的混合液在搅拌条件下分别加入普通重晶石与毫微重晶石共250%~300%。
[0015] 所述的制备方法,其中,在步骤(1)中,所述混合进行反应的条件包括:在800-1200r/min的搅拌条件下搅拌60-80min后静置20-24h;在步骤(2)中,所述混合进行反应的条件包括:在1000-1500r/min的搅拌条件下搅拌15-30min;在步骤(3)中,所述混合进行反
3
应的条件包括:在6500-8000r/min的搅拌条件下搅拌30-40min,调节体系密度至2.3g/cm ,搅拌均匀制得本高温高密度高矿化度水基钻井液。
[0016] 本发明的有益效果:
[0017] 本发明在钻井液体系中运用重晶石复配的方法加重,对钻井液性能的改善效果有很大的影响,显著改善钻井液体系的流变性,达到降黏目的,同时得到质量优良的泥饼,体现为泥饼孔隙度小、渗透率小、强度高、厚度小、钻井液滤失量低。
具体实施方式
[0018] 下面结合具体
实施例对本发明做进一步阐述,各组分含量均以水的质量计。
[0019] 实施例1:该高温高密度高矿化度水基钻井液的配制方法:
[0020] 该高温高密度高矿化度水基钻井液的配制方法是:第一步,将一定体积的水、5%钠膨润土在800-1200r/min的搅拌条件下高速搅拌60-80min后静置20-24h,得5%钠膨润土基浆;第二步,取上述钠膨润土浆高速搅拌下加入0.3%聚丙烯酸钾,高速搅拌20min,再加入5%磺化酚醛树脂、5%磺化褐煤树脂、5%磺化褐煤、30%NaCl及1%石棉,在1000-1500r/min的搅拌条件下高速搅拌15min得到基浆;第三步,取上述基浆,在6500-8000r/min的搅拌条件用不同粒径的重晶石分别加重至2.3g/cm3,搅拌30-40min至钻井液均匀为止,具体加重方式如表1所示;第四步,将制得的钻井液装入老化罐内经180℃/16h老化本高温高密度高矿化度水基钻井液。
[0021] 表1钻井液加重方式
[0022]配方 复配重晶石成分 复配重晶石质量比 总加量
1 0.89μm重晶石:60~75μm重晶石 1:1 290%
2 0.89μm重晶石:46.2~60μm重晶石 1:1 285%
3 0.89μm重晶石:37.5~46.2μm重晶石 1:1 280%
[0023] 实施例2:流变性评价
[0024] 将冷却后的钻井液加热至40℃,使用六速旋转黏度计测量复配重晶石加重后钻井液的表观黏度、塑性黏度和结构黏度,结果见表2。
[0025] 表2流变性实验结果
[0026]配方 AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa
1 84 60 24
2 72 43 29
3 104 78 26
[0027] 数据说明,0.89μm重晶石与其他不同粒径重晶石复配后,随着复配材料粒径的减小,钻井液流变性先变好后变差,其中以46.2~60μm重晶石和0.89μm重晶石的复配钻井液流变性最好。由此得出结论:①平均粒径不同的重晶石经复配后使钻井液的流变性得到极大改善,为此,要得到流变性较好的钻井液,加重颗粒应先复配再进行加重;②复配颗粒间粒径差值不应过大也不应过小,应取一个合适的值,以0.89μm和46.2~60μm范围内的颗粒间的粒径差值最佳。
[0028] 实施例3:泥饼质量评价
[0029] 将老化后的钻井液冷却至室温,发现均无沉淀,表明沉降
稳定性好。然后再在高温高压滤失仪上测其30min滤失量,取出所得的泥饼测其厚度、强度和渗透率,结果见表3。
[0030] 表3不同复配重晶石对钻井液性能的影响
[0031]
[0032] 数据说明,0.89μm重晶石与其他不同粒径重晶石复配,2号复配方式得到的钻井液滤失量最小,钻井液的滤失造壁性最好,泥饼最薄、渗透率最好且强度最高。即以46.2~60μm重晶石和0.89μm重晶石复配作加重剂的钻井液泥饼质量最好。
[0033] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。