专利名称：一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种石油开采用钻井液，尤其涉及一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法，属于石油勘探开发技术领域。
背景技术：
在超深井复杂井闻温、闻压、闻矿化度等“二闻”苛刻井下环境的石油钻井技术是公认的世界级难题，钻井液技术是其核心技术之一。目前钻井液技术普遍采用的高密度饱和盐水磺化体系，由于采用重晶石和铁矿粉加重后固相含量高，自由水相少，循环压耗高，而且抗温能力仅可达到160°C左右，导致高温下钻井液流变性控制困难，处理频繁
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高密度甲酸盐聚磺钻井液，通过添加甲酸盐，得到一种具有优良的流变性和较强的抗温、抗盐能力的钻井液。本发明的目的还在于提供上述高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法。为达到上述目的，本发明提供了一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其包括以下重量份组成水、100份，膨润土、2-5份，抗高温磺酸盐聚合物、0. 1-10份，甲酸盐、20-100份，氢氧化钾、0. 6-2. 0份，磺化处理剂、8-20份，封堵剂、2-6份，乳化剂、0. 5-3. 0份，pH调节剂、0. 2-3. 0份，重晶石粉、120-270份。本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液是一种高密度水基体系。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的磺化处理剂包括磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂和磺化腐植酸铬，三者的重量比为3-10 3-6 2-4。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的封堵剂为磺化浙青，该磺化浙青的软化点为160°C -180°c。通过采用磺化浙青作为封堵剂，可以获得良好的封堵降滤失效果。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的抗高温磺酸盐聚合物为丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸(AMPS)共聚物，其分子量大于500 万。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，重晶石粉主要用于调节密度，优选地，所采用重晶石粉的密度为4. 30g/cm3以上，纯度在98 %以上，粒径分布D9tl在20-40微米。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的甲酸盐为工业用甲酸钾，并且，甲酸钾含量在97%以上。甲酸盐是一种水溶性加重剂，甲酸钾在水中的饱和度可达137%，本发明提供的钻井液利用甲酸钾水溶性加重的特点，有效减少高密度钻井液中的固相含量，达到性能优化的目的。
在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯等。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，所采用的pH调节剂为碳酸钾等。添加PH调节剂之后，溶液体系的pH值为9-10。在本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液中，优选地，该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的密度为I. 7-2. 5g/cm3。本发明提供的技术方案利用甲酸盐基液密度较高、热稳定性好的优势，配制的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的固相含量相比常规高密度钻井液减少，当钻井液密度为2. 5g/cm3时，甲酸盐聚磺钻井液的固相含量相比同密度的聚磺钻井液固相含量减少了15-20%，钻井液中自由水得以部分释放，从而规避了高密度钻井液流变性和失水造壁性调节之间的矛盾，同时该钻井液的流变性、抗温、抗盐能力有了进一步的提升，能满足井深超过6000米、井底温度大于160°C、钻井液密度大于1.8g/cm3、盐层厚度超过1000米的超深 井巨厚复合盐层以及盐下储层的钻井需求。本发明还提供了上述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法，包括以下步骤将水与膨润土混合，搅拌预水化24小时以上得到预水化膨润土浆；在转速为8000-12000转/分的高速搅拌状态下，依次加入氢氧化钾、抗高温磺酸盐聚合物、磺化处理剂、封堵剂、乳化剂、PH调节剂、甲酸盐，最后加入重晶石粉，得到所述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。本发明提供的钻井液是一种能够在超深井复杂井钻井中使用的高密度钻井液，与普通高密度饱和盐磺化水基钻井液相比，具有较低的固相含量，较高的热稳定性，能够保持更合适的流变性，能够适应深井、超深井、巨厚复合盐层以及盐下储层的钻井，能够克服常规水基饱和盐水高密度磺化钻井液密度调节能力较低，抗温抗盐能力有限，维护周期频繁，抑制性、流变性和失水造壁性之间矛盾突出的难题。本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液适用于深井超深井尤其是巨厚复合盐层石油钻井，在I. 8-2. 5g/cm3的密度条件下，抗温能力能够达到180°C,抗盐至饱和、抗I丐能力达到800-1000ppm,是一种性能良好的抗高温、抗高压、抗高矿化度的钻井液。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。实施例I本实施例提供了一种密度为2. 4g/cm3抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其是通过以下步骤制备的在循环罐里放入30m3淡水，加入膨润土 0. 6t，充分搅拌后静止预水化，预水化时间不得少于24小时，得到预水化膨润土浆；在充分搅拌(转速为8000-12000转/分的高速搅拌)的状态下，按顺序向预水化膨润土浆中加入0. 6t氢氧化钾、0. 9t抗高温磺酸盐聚合物丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物(分子量大于500万)、6t磺化处理剂(3t磺化酚醛树脂、I. 5t磺化褐煤树脂和I. 2t磺化腐植酸铬混合)、18t高软化点磺化浙青(软化点180°C )、3t乳化剂SP-80、2t碳酸钾，充分搅拌后加入30t甲酸盐，最后加入高密度重晶石粉67. 9t至密度2. 4g/cm3,充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。实施例2本实施例提供了一种密度为2. 25g/cm3抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其是通过以下步骤制备的在循环罐里放入30m3淡水，加入膨润土 0. 9t，充分搅拌后静止预水化，预水化时间不得少于24小时，得到预水化膨润土浆；在充分搅拌(转速为8000-12000转/分的高速搅拌)的状态下，按顺序向预水化膨润土浆中加入0. 4t氢氧化钾、0. 6t抗高温磺酸盐聚合物丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物(分子量大于500万)、4t磺化处理剂(2t磺化酚醛树脂、I. 2t磺化褐煤树脂和0. 8t磺化腐植酸铬混合)、14t高软化点磺化浙青(软化点180°C )、2t乳化剂SP-80、2t碳酸钾，充分搅拌后加入21t甲酸盐，最后加入高密度重晶石粉79. 3t至密度2. 25g/cm3,充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。实施例3本实施例提供了一种密度为I. 80g/cm3抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其是通过以下步骤制备的在循环罐里放入30m3淡水，加入膨润土 I. 2t，充分搅拌后静止预水化，预水化时间不得少于24小时，得到预水化膨润土浆；在充分搅拌(转速为8000-12000转/分的高速搅拌)的状态下，按顺序向预水化膨润土浆中加入0. 4t氢氧化钾、0. 4t抗高温磺酸盐聚合物丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物(分子量大于500万)、4t磺化处理剂(2t磺化酚醛树脂、I. 2t磺化褐煤树脂和0. 8t磺化腐植酸铬混合)、6t高软化点磺化浙青(软化点180°C )、2t乳化剂SP-80、2t碳酸钾，充分搅拌后加入21t甲酸盐，最后加入高密度重晶石粉54. 2t至密度
I.80g/cm3，充分搅拌均匀，得到该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。2、测试实施例2配置好的钻井液的常规性能，并与同密度的饱和盐水磺化钻井液(该钻井液的具体组成水、100重量份，膨润土、2-5重量份，抗高温磺酸盐聚合物、0. I重量份，氢氧化钾、I. 0重量份,磺化处理剂、12重量份,磺化浙青、4重量份,乳化剂SP-80、0. 8重量份，pH调节剂(碳酸钾)、0. 7重量份,氯化钾、7重量份,氯化钠、22重量份,重晶石粉、101重量份，抗高温磺酸盐聚合物和磺化处理剂等原料同实施例I)分别在180°C热滚16小时后，按照水基钻井液测试程序(GB/T 16783-1997)分别测得对比性能实验数据见表I。表I抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的常规性能评价(180°C X 16h)
权利要求
1.一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其包括以下重量份组成 7JCU00份，膨润土、2-5份，抗高温磺酸盐聚合物、O. 1-10份，甲酸盐、20-100份，氢氧化钾、O. 6-2. O份，磺化处理剂、8-20份，封堵剂、2-6份，乳化剂、O. 5-3. O份，pH调节剂、·O.2-3. O份，重晶石粉、120-270份。
2.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述磺化处理剂包括磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂和磺化腐植酸铬，三者的重量比为3-10 3-6 2-4。
3.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述封堵剂为磺化浙青，该磺化浙青的软化点为160°C -180°C。
4.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述抗高温磺酸盐聚合物为丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物，其分子量大于500万。
5.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述重晶石粉的密度为4. 30g/cm3以上，纯度在98%以上，粒径分布D9tl在20-40微米。
6.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述甲酸盐为工业用甲酸钾，并且，甲酸钾含量在97%以上。
7.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯。
8.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，所述pH调节剂为碳酸钾。
9.根据权利要求I所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液，其中，该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的密度为I. 8-2. 5g/cm3。
10.权利要求1-9任一项所述的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法，其包括以下步骤 将水与膨润土搅拌混合，预水化24小时以上得到预水化膨润土浆； 在转速为8000-12000转/分的高速搅拌状态下，依次加入氢氧化钾、抗高温磺酸盐聚合物、磺化处理剂、封堵剂、乳化剂、PH调节剂、甲酸盐，最后加入重晶石粉，得到所述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液。
全文摘要
本发明涉及一种抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液及其制备方法。该抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液包括以下重量份组成水、100份，膨润土、2-5份，抗高温磺酸盐聚合物、0.1-10份，甲酸盐、20-100份，氢氧化钾、0.6-2.0份，磺化处理剂、8-20份，封堵剂、2-6份，乳化剂、0.5-3.0份，pH调节剂、0.2-3.0份，重晶石粉、120-270份。本发明还提供了上述抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液的制备方法。本发明提供的抗高温高密度甲酸盐聚磺钻井液适用于深井超深井尤其是巨厚复合盐层石油钻井，在1.8-2.5g/cm3的密度条件下，抗温能力能够达到180℃，抗盐至饱和、抗钙能力达到800-1000ppm，是一种性能良好的抗高温、抗高压、抗高矿化度的钻井液。
文档编号C09K8/24GK102766446SQ20121026064
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者卢虎, 叶艳, 吴晓花, 安文华, 尹达, 邹盛礼, 陈勉 申请人:中国石油大学(北京)