專利名稱：一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液。
背景技術(shù)：
高溫對(duì)水基鉆井液的影響十分復(fù)雜。一般認(rèn)為這是高溫引起鉆井液組分的變化和 影響各組分間的化學(xué)及物理化學(xué)作用的結(jié)果。其中高溫對(duì)鉆井液中粘土的作用是其基礎(chǔ)。 鉆井液中粘土粒子的高溫分解作用鉆井液中的粘土粒子在高溫作用下，自動(dòng)分散的現(xiàn)象 稱為粘土粒子的高溫分散作用。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)水基膨潤(rùn)土懸浮體經(jīng)高溫后膨潤(rùn)土粒子分散度增 加，比表面增大，粒子濃度增多，表觀粘度和切力(靜、動(dòng)切力)亦隨之變大。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還發(fā) 現(xiàn)粘土粒子的高溫分散能力與其水化分散能力相適應(yīng)，即鈉膨潤(rùn)土 >鈣膨潤(rùn)土>高嶺土 > 海泡石。而任何粘土在油中的懸浮體都未見(jiàn)到高溫分散現(xiàn)象。因此，可以認(rèn)為，鉆井液中的 高溫分散本質(zhì)上仍然是水化分散，高溫只不過(guò)激化了這種作用而已。(1)高溫促進(jìn)粘土水 化分散的原因高溫加劇了鉆井液中各種粒子的熱運(yùn)動(dòng)，可導(dǎo)致以下結(jié)果①高溫增加了水 分子滲入未分散的粘土粒子晶層表面的能力，從而促進(jìn)原本未被水化的晶層表面水化和膨 脹。②隨著水分子滲入晶層內(nèi)表面，則C023-，0H_，Na+等有利于粘土表面水化的離子隨之進(jìn) 入，增強(qiáng)原來(lái)被水化表面的水化能力，促進(jìn)了進(jìn)一步的水化分散。因此，隨著高溫分散的發(fā) 生，鉆井液中C023-，OH—含量及鉆井液PH值都下降。③高溫不影響粘土的晶格取代，但卻促 進(jìn)了八面體中Al的解離(PH)值愈高促進(jìn)解離作用愈大)，使粘土所帶負(fù)電荷增加，同時(shí)補(bǔ) 償了因高溫而解吸的陰離子，促進(jìn)粘土粒子ζ電位的增加從而有利于滲透水化分散。④高 溫使粘土礦物晶格中片狀微粒熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而增強(qiáng)了水化膨脹后的片狀粒子彼此分離的 能力。( 影響高溫分散的因素由于高溫分散的實(shí)質(zhì)是水化分散，所以凡有利于粘土水化分 散的因素都有利于高溫分散，反之亦然。①粘土種類是高溫水化分散的決定因素。依其水 化能力，鈉膨潤(rùn)土高溫分散能力強(qiáng)而高嶺石(劣土)則弱；②所經(jīng)受的溫度愈高，作用時(shí)間 愈長(zhǎng)，粘土高溫分散愈強(qiáng)，但有一定限度；③介質(zhì)的化學(xué)環(huán)境為分散者，則對(duì)高溫分散有利， 反之則不利。無(wú)機(jī)高價(jià)正離子如Ca2+、Al3+、i^3+、Cr3+等的存在，由于強(qiáng)烈壓縮雙電層而不利 于粘土水化，也不利于粘土高溫分散，即無(wú)機(jī)高價(jià)正離子對(duì)粘土的高溫分散有一定的抑制 作用，其作用大小與正離子價(jià)數(shù)有關(guān)和濃度有關(guān)。由于高溫分散是粘土本性及介質(zhì)環(huán)境特 征在高溫下的表現(xiàn)，故在任何粘土中都能發(fā)生這種作用而與鉆井液中粘土與含量沒(méi)有直接 關(guān)系。高溫分散還是一個(gè)不可逆的永久性變化。( 高溫分散作用對(duì)鉆井液性能的影響高 溫分散使鉆井液中粘土粒子濃度增加，因此，對(duì)鉆井液高溫下的性能和熱穩(wěn)定性都有影響。 而對(duì)流變性的影響最大，且其影響都是不可逆的。①對(duì)高溫下流變性的影響假若粘土粒子 為溫度惰性的固體粒子，則其懸浮體(稱為理想懸浮體)的粘度隨溫度升高而按正常規(guī)律 下降。但由于粘土的高溫分散作用使鉆井液中粘土粒子濃度(指顆粒的數(shù)量)增加，則使 鉆井液的視粘度和靜、動(dòng)切力值都高于對(duì)應(yīng)溫度下的“正常粘度”。若這些因素對(duì)粘度影響 增值大于升溫引起理想懸浮體粘度下降的數(shù)值，則可能導(dǎo)致鉆井液高溫下的粘度高于低溫 粘度的現(xiàn)象。由于粘土粒子的高溫分散作用是不可逆的，故鉆井液的粘度與溫度的關(guān)系中的降溫曲線(即升溫后降溫在測(cè)溫度-粘度的關(guān)系曲線)總比升溫曲線高。其高差程度則 由鉆井液中粘土粒子高溫分散作用的強(qiáng)弱和粘土的含量多少所決定。若高溫分散作用強(qiáng)， 粘土含量高，則高差大，反之則小。鉆井液高溫增稠的原因比較復(fù)雜，若排除處理劑等外加 組分的高溫變性所引起的增稠，則研究粘土的因素，其主要原因是粘土高溫分散增加了鉆 井液中粘土粒子的濃度。因此，由高溫分散引起的鉆井液嚴(yán)重增稠，用稀釋劑如NaT、FClS、 NaC、SMT、SMC等一般不能有效降粘，有時(shí)甚至反而使鉆井液增稠，唯有大量稀釋或利用無(wú)機(jī) 絮凝劑降低粘土分散度才能加以解決。顯然，凡是影響粘土高溫分散的因素必然同樣會(huì)影響鉆井液高溫增稠，但是高溫 分散對(duì)鉆井液增稠的實(shí)際效果卻與鉆井液中粘土的含量有很大關(guān)系，在其他條件相同時(shí)， 鉆井液中粘土愈多則高溫后鉆井液粘土粒子濃度的絕對(duì)值增加愈多，使鉆井液粘度類似指 數(shù)關(guān)系急劇上升。當(dāng)粘土的含量大到某一數(shù)值時(shí)，則鉆井液高溫作用后喪失流動(dòng)性形成凝 膠即產(chǎn)生了高溫(后)膠凝。因此，可以說(shuō)鉆井液的高溫膠凝是鉆井液高溫增稠在鉆井液 中粘土含量大到某一數(shù)值以后的極限形式。②對(duì)熱穩(wěn)定性的影響凡高溫膠凝的鉆井液，必 然喪失其熱穩(wěn)定性，性能破壞。在使用中常表現(xiàn)為鉆井液井口性能不穩(wěn)定，粘、切力上升很 快，處理頻繁，處理劑用量大。而且每次起下鉆后鉆井液粘度、切力都會(huì)有明顯增加。因此， 防止鉆井液高溫膠凝及嚴(yán)重增稠是保持鉆井液熱穩(wěn)定性的重要問(wèn)題。多年實(shí)踐證明，這是 深井鉆井液工藝中最常見(jiàn)、最普遍、最麻煩又最重要的問(wèn)題(特別是對(duì)于高密度鉆井液)。 顯然，防止鉆井液高溫膠凝而獲得較好的熱穩(wěn)定性應(yīng)有兩條途徑其一是使用抗高溫處理 劑有效地抑制和減少粘土粒子的高溫分散，這是問(wèn)題的本質(zhì)。但是要徹底消除粘土的高溫 分散比較困難。因此，其二是必須把鉆井液中的粘土含量控制在其“量限”以內(nèi)。凡鉆井液 中粘土含量大于此量限，則鉆井液發(fā)生高溫膠凝，而低于此量限，則鉆井液只發(fā)生高溫增稠 而不至于膠凝，低得愈多，鉆井液高溫增稠作用愈小?？梢哉f(shuō)任一水基鉆井液體系，在某一 高溫下都有對(duì)應(yīng)的粘土“量限”。它可以簡(jiǎn)單理解為，“在某一溫度下，鉆井液體系發(fā)生高溫 膠凝所需的最低土量”。顯然它與鉆井液中粘土類型，處理劑效能及含量，介質(zhì)化學(xué)環(huán)境，經(jīng) 受溫度高低及作用時(shí)間長(zhǎng)短等因素有關(guān)。因此，不可能存在一個(gè)適用于所有鉆井液體系的 “粘土量限”，從理論上也不可能計(jì)算出它的大小。但它卻是一個(gè)保證鉆井液熱穩(wěn)定性的重 要概念，而且對(duì)于具體的鉆井液體系都可用實(shí)驗(yàn)求出粘土量限。例如在鉻體系的膨潤(rùn)土鉆 井液中，180°C-20(TC的膨潤(rùn)土量限為7%左右(體積比，下同)。因此，應(yīng)把它作為鉆井液 體系使用和控制的重要指標(biāo)。即在使用時(shí)鉆井液中粘土的實(shí)際含量必須嚴(yán)格控制在其量限 以內(nèi)，而且在一定范圍內(nèi)愈低愈好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，降低失水， 提高地層承壓能力，有利于井壁穩(wěn)定，同時(shí)通過(guò)屏蔽暫堵原理，有利于保護(hù)油氣層。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，包括基漿，基漿中添加了碳酸鈣。所述碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)控制在1_4%。所述基漿由4%土、0. 3%聚陰離子纖維素、8%磺甲基酚醛樹(shù)脂、3%褐煤樹(shù)脂組 成。
所述碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)控制在2%。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在鉆井液中添加超細(xì)CaC0j400目CaCO3 800目CaCO3 2200目CaCO3 =1:3: 1)作為剛性微粒子封堵劑加入到鉆井液體系中，它不參與體系中其它物質(zhì)的反 應(yīng)，進(jìn)一步填充泥餅，改善泥餅結(jié)構(gòu)，提高泥餅質(zhì)量，使泥餅薄、韌、致密，降低鉆井液體系的 失水量。同時(shí)，它進(jìn)入地層填充微裂縫，參與形成內(nèi)泥餅，降低地層滲透率，進(jìn)一步降低失 水，提高地層承壓能力，有利于井壁穩(wěn)定，同時(shí)通過(guò)屏蔽暫堵原理，有利于保護(hù)油氣層。
具體實(shí)施例方式一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，包括基漿，基漿中添加了碳酸鈣。所述碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)控制在1_4%。所述基漿由4%土、0. 3%聚陰離子纖維素、8%磺甲基酚醛樹(shù)脂、3%褐煤樹(shù)脂組 成。所述碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)控制在2%。通過(guò)在鉆井液體系中添加不同量的碳酸鈣，對(duì)鉆井液體系變性的影響見(jiàn)表1。表1碳酸鈣加量及對(duì)體系流變性的影響
權(quán)利要求
1.一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，包括基漿，其特征在于，基漿中添加了碳酸鈣。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，其特征在于，所述碳酸鈣以質(zhì) 量百分比計(jì)控制在1_4%。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，其特征在于，所述基漿由4% 土、0.3%聚陰離子纖維素、8%磺甲基酚醛樹(shù)脂、3%褐煤樹(shù)脂組成。
4.根據(jù)權(quán)利2所述的一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，其特征在于，所述碳酸鈣以質(zhì) 量百分比計(jì)控制在2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液，包括基漿，基漿中添加了碳酸鈣。所述碳酸鈣以質(zhì)量百分比計(jì)控制在1-4％。所述基漿由4％土、0.3％聚陰離子纖維素、8％磺甲基酚醛樹(shù)脂、3％褐煤樹(shù)脂組成。本發(fā)明得到的鉆井液有利于提高地層承壓能力，有利于井壁穩(wěn)定，同時(shí)通過(guò)屏蔽暫堵原理，有利于保護(hù)油氣層。
文檔編號(hào)C09K8/04GK102086378SQ20091021659
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者黃友華 申請(qǐng)人:武侯區(qū)巔峰機(jī)電科技研發(fā)中心