專利名稱：碳酸鹽鉆井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井用鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，是ー種碳酸鹽鉆井液。
背景技術(shù)：
鉆井液是ー種在鉆井過(guò)程中具有攜帯清除鉆屑、冷卻潤(rùn)滑鉆頭、平衡地層壓力、保護(hù)井壁穩(wěn)定及保護(hù)油層不受傷 害等多種作用的工作流體，其性能直接影響到鉆井效率、井下安全和成本控制，是鉆井工程技術(shù)的重要組成部分。鹽膏層是巖鹽(堿金屬和堿土金屬氯化物)地層和膏鹽(硫酸鹽)地層的統(tǒng)稱。在鹽膏層中，還含有大量其他礦物，如常見(jiàn)的石英、長(zhǎng)石、碳酸巖鹽及各種粘土礦物。鹽膏層是鉆井過(guò)程中經(jīng)常鉆遇的地層，由其引起的井下復(fù)雜情況或由它誘發(fā)的其他各種井下惡性事故，對(duì)鉆井工程危害性極大，一直是國(guó)內(nèi)外鉆井界特別關(guān)注的問(wèn)題。但由于其原因復(fù)雜，制約因素多，使之成為國(guó)內(nèi)外鉆井、完井工程至今未能完全解決的重大技術(shù)難題。我國(guó)的鉆井泥漿工作者對(duì)鹽膏鉆井液技術(shù)開(kāi)展了大量的研究工作，取得了較大的進(jìn)展，形成了對(duì)付鹽膏層的鉆井液體系配方，比較好地防止和解決了鹽膏層鉆井液難題。現(xiàn)有的對(duì)付鹽膏層鉆井液技術(shù)有欠飽和鹽水鉆井液，飽和鹽水鉆井液，油基鉆井液。在對(duì)付鹽膏層的同時(shí)，伴隨有CO32' HCO3-污染，使得鉆井液流型難以控制，甚至誘發(fā)其他井下復(fù)雜事故?，F(xiàn)有的思路是在鉆井液中加入CaO或|丐鹽,使其生成CaCO3沉淀而除去。這樣看來(lái)好象是解決了⑶/、HCO3-污染問(wèn)題。但是，在鉆遇大段含CO廣、HC03_地層或可溶性的碳酸鹽、碳酸氫鹽吋，常規(guī)思路引入Ca2—來(lái)消除CO32' HCO3-污染，然而在可溶性的碳酸鹽、碳酸氫鹽地層存在著溶解平衡的問(wèn)題，CO32' HCO3-在鉆井液中減少就會(huì)使地層的可溶性碳酸鹽、碳酸氫鹽不斷溶解，這樣處理，會(huì)造成井壁垮塌，從而帶來(lái)一系列井下復(fù)雜問(wèn)題。因此，現(xiàn)有的處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)鉆碳酸鹽、碳酸鹽巖的鉆井液技術(shù)需求。例如準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起烏夏斷裂帶的風(fēng)城I井、風(fēng)南5井都鉆遇大段(200至800m不等)碳酸氫鈉巖鹽，現(xiàn)場(chǎng)鉆井液采用了聚磺-鉀鈣基鉆井液和有機(jī)鹽-鉀鈣基鉆井液，不斷的處理造成鉆井液成本升高，測(cè)試鉆井液中CO廣、HC03_總含量濃度在60000至lOOOOOppm，使得鉆井液具有很高的粘切，沒(méi)有從根本上解決CO廣、HC03_污染問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種碳酸鹽鉆井液，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有鉆井液在鉆遇大段含CO32' HCO3-地層或可溶性的碳酸鹽、碳酸氫鹽時(shí)造成井壁垮塌而引發(fā)ー系列井下安全隱患的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的ー種碳酸鹽鉆井液按重量百分?jǐn)?shù)含有可溶性碳酸氫鹽8%至20%、抑制劑0. 5%至10%、封堵劑0. 1%至5%、膨潤(rùn)土 0. 5%至5%、降濾失劑0. 2%至6%、包被劑0. 1%至0. 5%、加重劑0. 5%至70%、余量的水。下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)ー步優(yōu)化或/和改進(jìn)
上述碳酸鹽鉆井液按重量百分?jǐn)?shù)還含有流型調(diào)節(jié)劑0. 1%至I. 5%或/和潤(rùn)滑劑0. 1%至2%。上述可溶性碳酸氫鹽為碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。上述抑制劑為鉀鈣復(fù)合抑制劑、氯化鉀、硅酸鉀、甲酸鉀、有機(jī)鹽、胺基聚合物和季銨鹽陽(yáng)離子中的ー種或ー種以上組合物。上述封堵劑為陽(yáng)離子改性浙青、磺化浙青、天然浙青粉、陽(yáng)離子乳化浙青、膠體浙青、膠乳和乳化石蠟中的ー種或ー種以上組合物。上述降濾失劑為羧甲基淀粉、水解聚丙烯睛銨鹽、磺化酚醛樹(shù)脂、腐植酸多元共聚物、聚陰離子纖維素和羧甲基纖維素中的ー種或ー種以上組合物。 上述包被劑為兩性離子聚合物或陽(yáng)離子聚合物；流型調(diào)節(jié)劑為特種稀釋劑TX或兩性離子聚合物降粘劑XY-27或聚合物降粘劑SK-3 ;潤(rùn)滑劑為液體潤(rùn)滑劑；加重劑為重晶石或鐵礦粉。本發(fā)明通過(guò)CO廣、HC03_電離ー溶解平衡原理，在鉆可溶性碳酸鹽、可溶性碳酸氫鹽的巖鹽地層時(shí)使本發(fā)明所得碳酸鹽鉆井液與巖鹽地層中的CO廣、HCCV達(dá)到電離ー溶解平衡，防止了巖鹽地層溶解，實(shí)現(xiàn)了井壁穩(wěn)定和井徑規(guī)則的目的；具有杭CO廣、HCO3-的污染能力強(qiáng)、水化抑制能力強(qiáng)、封堵性好、潤(rùn)滑性好、高溫性能穩(wěn)定、對(duì)儲(chǔ)層傷害小和無(wú)污染的特點(diǎn)，從而提高了工作效率、降低了鉆井成本和一系列井下安全隱患。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。實(shí)施例1，該碳酸鹽鉆井液按重量百分?jǐn)?shù)含有可溶性碳酸氫鹽8%至20%、抑制劑O. 5%至10%、封堵劑O. 1%至5%、膨潤(rùn)土 O. 5%至5%、降濾失劑O. 2%至6%、包被劑O. 1%至O. 5%、加重劑O. 5%至70%、余量的水。下面是對(duì)上述實(shí)施例I的進(jìn)ー步優(yōu)化或/和改進(jìn)
根據(jù)需要，碳酸鹽鉆井液按重量百分?jǐn)?shù)還含有流型調(diào)節(jié)劑O. 1%至I. 5%或/和潤(rùn)滑劑O. 1% 至 2%O根據(jù)需要，可溶性碳酸氫鹽為碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。可溶性碳酸氫鹽最佳為碳酸氫鈉。在20で時(shí)，碳酸氫鈉和碳酸氫鉀在10(^水中的溶解度分別為9.68、33.78。本發(fā)明所得的碳酸鹽鉆井液中的CO廣、HC03_與巖鹽地層中的可溶性Ca2+、Mg2+發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，一方面除去了 Ca2+、Mg2+離子降低了礦化度，這在一定程度上消除了因高礦化度降低其它處理劑作用效率的影響因素；另一方面生成的亞微米級(jí)超細(xì)碳酸鈣、碳酸鎂配合封堵劑可對(duì)微裂縫泥頁(yè)巖地層實(shí)現(xiàn)強(qiáng)封堵，通過(guò)定期對(duì)本發(fā)明所得的碳酸鹽鉆井液中的CO廣、HC03_離子濃度測(cè)試并及時(shí)補(bǔ)充CO廣、HC03_，可以有效解決該類地層的鉆井液技術(shù)難題。根據(jù)需要，抑制劑為鉀鈣復(fù)合抑制劑、氯化鉀、硅酸鉀、甲酸鉀、有機(jī)鹽、胺基聚合物和季銨鹽陽(yáng)離子中的ー種或ー種以上組合物。抑制劑最佳為鉀鈣復(fù)合抑制劑。鉀鈣復(fù)合抑制劑是ー種對(duì)泥頁(yè)巖地層的水敏性具有極強(qiáng)抑制作用的處理劑，該劑的引入有利于泥頁(yè)巖地層的井壁穩(wěn)定。根據(jù)需要，封堵劑為陽(yáng)離子改性浙青、磺化浙青、天然浙青粉、陽(yáng)離子乳化浙青、膠體浙青、膠乳和乳化石蠟中的ー種或ー種以上組合物。根據(jù)需要，降濾失劑為羧甲基淀粉、水解聚丙烯睛銨鹽、磺化酚醛樹(shù)脂、腐植酸多元共聚物、聚陰離子纖維素和羧甲基纖維素中的ー種或ー種以上組合物。根據(jù)需要，包被劑為兩性離子聚合物或陽(yáng)離子聚合物；流型調(diào)節(jié)劑為特種稀釋劑TX或兩性離子聚合物降粘劑XY-27或聚合物降粘劑SK-3 ;潤(rùn)滑劑為液體潤(rùn)滑劑；加重劑為重晶石或鐵礦粉。實(shí)施例2，與實(shí)施例I的不同之處在于實(shí)施例2按重量百分?jǐn)?shù)含水63. 8%、膨潤(rùn)土4%、兩性離子聚合物O. 2%、羧甲基淀粉O. 5%、水解聚丙烯睛銨鹽O. 5%、鉀鈣復(fù)合抑制劑5%、磺化酚醛樹(shù)脂3%、陽(yáng)離子改性浙青5%、碳酸氫鈉10%、重晶石8%。實(shí)施例3，與實(shí)施例I和2的不同之處在于實(shí)施例3按重量百分?jǐn)?shù)含水61. 8%、膨潤(rùn)土 4%、兩性離子聚合物O. 2%、羧甲基淀粉O. 5%、水解聚丙烯睛銨鹽O. 5%、氯化鉀7%、磺化酚醛樹(shù)脂3%、陽(yáng)離子改性浙青5%、碳酸氫鈉10%、重晶石8%。 實(shí)施例4，與實(shí)施例I至3的不同之處在于實(shí)施例4按重量百分?jǐn)?shù)含水37. 8%、膨潤(rùn)土 3%、兩性離子聚合物O. 2%、羧甲基淀粉O. 5%、水解聚丙烯睛銨鹽O. 5%、鉀鈣復(fù)合抑制劑7%、磺化酚醛樹(shù)脂3%、陽(yáng)離子改性浙青5%、碳酸氫鈉8%、重晶石35%。實(shí)施例5，與實(shí)施例I至4的不同之處在于實(shí)施例5按重量百分?jǐn)?shù)含水31. 8%、膨潤(rùn)土 3%、兩性離子聚合物O. 2%、羧甲基淀粉O. 5%、水解聚丙烯睛銨鹽O. 5%、鉀鈣復(fù)合抑制劑5%、磺化酚醛樹(shù)脂3%、陽(yáng)離子改性浙青5%、碳酸氫鈉8%、重晶石41%。實(shí)施例6，與實(shí)施例I至5的不同之處在于實(shí)施例6按重量百分?jǐn)?shù)含水23. 9%、膨潤(rùn)土 2%、兩性離子聚合物O. 1%、羧甲基淀粉O. 5%、水解聚丙烯睛銨鹽O. 5%、鉀鈣復(fù)合抑制劑2%、磺化酚醛樹(shù)脂2%、陽(yáng)離子改性浙青2%、碳酸氫鉀8%、重晶石59%。下面是對(duì)實(shí)施例I至實(shí)施例6所得的碳酸鹽鉆井液平均性能測(cè)試結(jié)果如表I所示
表I
實(shí)驗(yàn)條件(j)IFLIPV[ΥΡ [Gel]回收率
110° C 熱滾 16h [I. 20 至 2. 14 を· 8 至 4. 6 1 至 101 [4 至 7[3/10 至 2/5 ]91.2至98.4
D :鉆井液密度，g/cm3
FL API濾失量，mL
PV :鉆井液塑性粘度，mPa · s
YP :鉆井液動(dòng)切力，Pa
Gel :鉆井液初切力/鉆井液終切力，Pa
回收率(%):采用巖屑滾動(dòng)回收率來(lái)評(píng)價(jià)鉆井液的抑制性，巖屑滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)通過(guò)向鉆井液中加入6目至10目頁(yè)巖巖屑50g，在110°C的老化罐(約350ml)中熱滾16h小時(shí)，然后用40目篩網(wǎng)回收巖屑，經(jīng)洗滌、干燥、稱重；回收的巖屑重量與初始巖屑重量之比即為巖屑回收率?；厥章试礁?，表示鉆井液的抑制性越強(qiáng)，巖屑的分散程度越低。表中實(shí)驗(yàn)所用巖屑清水滾動(dòng)回收率為3. 5%。本發(fā)明的基本原理是本發(fā)明所得的碳酸鹽鉆井液中的碳酸氫鹽呈飽和狀態(tài)，從而可以避免碳酸鹽地層溶解于本發(fā)明所得的碳酸鹽鉆井液中，導(dǎo)致地層坍塌或縮徑，避免鉆井寒故，提聞鉆井效率。
權(quán)利要求
1.一種碳酸鹽鉆井液，其特征在于按重量百分?jǐn)?shù)含有可溶性碳酸氫鹽8%至20%、抑制劑0. 5%至10%、封堵劑0. 1%至5%、膨潤(rùn)土 0. 5%至5%、降濾失劑0. 2%至6%、包被劑0. 1%至0.5%、加重劑0. 5%至70%、余量的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于按重量百分?jǐn)?shù)還含有流型調(diào)節(jié)劑0.1%至I. 5%或/和潤(rùn)滑劑0. 1%至2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于可溶性碳酸氫鹽為碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于抑制劑為鉀鈣復(fù)合抑制劑、氯化鉀、硅酸鉀、甲酸鉀、有機(jī)鹽、胺基聚合物和季銨鹽陽(yáng)離子中的一種或一種以上組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于抑制劑為鉀鈣復(fù)合抑制劑、氯化鉀、硅酸鉀、甲酸鉀、有機(jī)鹽、胺基聚合物和季銨鹽陽(yáng)離子中的一種或一種以上組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于封堵劑為陽(yáng)離子改性浙青、磺化浙青、天然浙青粉、陽(yáng)離子乳化浙青、膠體浙青、膠乳和乳化石蠟中的一種或一種以上組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于封堵劑為陽(yáng)離子改性浙青、磺化浙青、天然浙青粉、陽(yáng)離子乳化浙青、膠體浙青、膠乳和乳化石蠟中的一種或一種以上組合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于降濾失劑為羧甲基淀粉、水解聚丙烯晴銨鹽、磺化酚醛樹(shù)脂、腐植酸多元共聚物、聚陰離子纖維素和羧甲基纖維素中的一種或一種以上組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6或7所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于降濾失劑為羧甲基淀粉、水解聚丙烯晴銨鹽、磺化酚醛樹(shù)脂、腐植酸多元共聚物、聚陰離子纖維素和羧甲基纖維素中的一種或一種以上組合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或6或7或9所述的碳酸鹽鉆井液，其特征在于包被劑為兩性離子聚合物或陽(yáng)離子聚合物；流型調(diào)節(jié)劑為特種稀釋劑TX或兩性離子聚合物降粘劑XY-27或聚合物降粘劑SK-3 ;潤(rùn)滑劑為液體潤(rùn)滑劑；加重劑為重晶石或鐵礦粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油鉆井用鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，是一種碳酸鹽鉆井液；該碳酸鹽鉆井液按重量百分?jǐn)?shù)含有可溶性碳酸氫鹽8%至20%、抑制劑0.5%至10%、封堵劑0.1%至5%、膨潤(rùn)土0.5%至5%。本發(fā)明通過(guò)CO32-、HCO3-電離—溶解平衡原理，在鉆可溶性碳酸鹽、可溶性碳酸氫鹽的巖鹽地層時(shí)使本發(fā)明所得碳酸鹽鉆井液與巖鹽地層中的CO32-、HCO3-達(dá)到電離—溶解平衡，防止了巖鹽地層溶解，實(shí)現(xiàn)了井壁穩(wěn)定和井徑規(guī)則的目的；具有抗CO32-、HCO3-的污染能力強(qiáng)、水化抑制能力強(qiáng)、封堵性好、潤(rùn)滑性好、高溫性能穩(wěn)定、對(duì)儲(chǔ)層傷害小和無(wú)污染的特點(diǎn)，從而提高了工作效率、降低了鉆井成本和一系列井下安全隱患。
文檔編號(hào)C09K8/16GK102851008SQ20121037346
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月30日
發(fā)明者黃治中, 李稱心, 喬?hào)|宇, 鄭義平, 王鳳軍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司