專利名稱：一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于油氣鉆井技術領域，尤其涉及一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑及其制備方法。
背景技術：
井壁穩(wěn)定問題是油氣鉆井工程中經常遇到的一個復雜的世界性難題，特別是20世紀80年代以后，隨著勘探領域不斷向新區(qū)擴展，鉆遇地層日趨復雜，鉆井過程中井壁不穩(wěn)定問題仍然十分突出。泥頁巖地層失穩(wěn)的原因從誘發(fā)機理上可分為兩大類:力學原因和物理化學原因；力學原因包括泥頁巖塑性變形，硬脆性泥頁巖沿滑動面(層理、節(jié)理、裂縫等)的滑動及鉆井液密度不能平衡構造應力或泥頁巖沉積壓實過程中所形成的異常壓力等引起的泥頁巖破裂或剝落坍塌；物理化學原因是指鉆井液與泥頁巖地層發(fā)生物理化學作用引起水化膨脹和分散、導致巖石強度下降等。針對井壁失穩(wěn)的物理化學原因，目前采用抑制防塌劑有抑制類的聚合物、無機鹽、有機鹽和有機胺等，以及起封堵作用的聚合醇、超低滲透劑、氧化浙青、磺化浙青等。這兩類井壁穩(wěn)定劑作用機理相對較單一，不能同時發(fā)揮抑制和封堵防塌作用，且現(xiàn)有的氧化浙青、磺化浙青軟化點較窄，對長裸眼井段地層適應性較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術提供的井壁穩(wěn)定劑，作用機理相對較單一，不能對井壁同時發(fā)揮抑制和封堵防塌作用，且對長裸眼井段地層適 應性較差的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，該油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑由溶劑油、浙青、液體保護劑、乳化劑、固體保護劑、無機酸、無機鹽溶液制備而成，質量百分組成如下:15% -30%的溶劑油、35% -50%的浙青，3.5% _6%的液體保護劑、1% -4%的乳化劑、1.5% -5%的固體保護劑、3% -6%的無機酸。進一步，所述溶劑油采用5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油，或由5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油組成的組合物。進一步，所述浙青采用石油浙青，石油浙青采用5#特種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70#道路浙青，或由5#特種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70#道路浙青組成的組合物。進一步，所述液體保護劑為表觀粘度達到30mPa.s的抗溫聚合物溶液，抗溫聚合物溶液為陽離子化銨類聚合物或聚乙烯醇。進一步，所述乳化劑為雙十八燒基_■甲基氣化按、十八燒基節(jié)基氣化按、十八燒基三甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨，或由雙十八烷基二甲基氯化銨、十八烷基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨組成的組合物。進一步，所述固體保護劑為氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉，或由氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉組成的組合物。進一步，所述無機酸為強酸，強酸采用濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸，或由濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸組成的組合物。進一步，所述無機鹽溶液為一價鹽或二價鹽溶液，無機鹽采用氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉，或由氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉組成的組合物。進一步，該油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑為棕黑色膠狀物，pH值2-5，電動電位^ 40mV，膠體穩(wěn)定性> 90天，表觀粘度提高率> 40%，頁巖回收率大于10% KCl溶液。本發(fā)明的另一目的在于提供一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟:步驟一，在攪拌條件下，將浙青溶解在加熱至120°C 140°C的溶解油中，充分溶解后加入液體保護劑、乳化劑、固體保護劑；步驟二，在1 00°C 110°C下保溫、攪拌I小時 1.5小時后，加入無機酸，繼續(xù)攪拌，保溫0.5小時 I小時后，加入無機鹽溶液；步驟三，將溫度降至80°C 90°C后，攪拌、保溫20分鐘 30分鐘，繼續(xù)攪拌，當溫度下降至60°C時出料。本發(fā)明提供的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑及其制備方法，該油氣鉆井正電性井壁穩(wěn)定劑由溶劑油、浙青、液體保護劑、乳化劑、固體保護劑、無機酸、無機鹽溶液制備而成，質量百分組成如下:15% -30%溶劑油，35% -50%浙青，3.5% -6%液體保護劑，I % -4%乳化劑，1.5% -5%固體保護劑，3% -6%無機酸，其余為無機鹽溶液；該正電性井壁穩(wěn)定劑為棕黑色膠狀物，pH值2-5，電動電位> 40mV，膠體穩(wěn)定性> 90天，表觀粘度提高率> 40%,頁巖回收率大于10% KCl溶液；具有水溶性好，軟化點分布較寬、且可調，切力效果明顯，抑制、封堵防塌作用強，能對井壁同時發(fā)揮抑制和封堵防塌作用，且對長裸眼井段地層適應性較強，具有較強的推廣與應用價值。


圖1是本發(fā)明實施例提供的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑的制備方法的實現(xiàn)流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，該油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑由溶劑油、浙青、液體保護劑、乳化劑、固體保護劑、無機酸、無機鹽溶液制備而成，質量百分組成如下:15% -30%的溶劑油、35% -50%的浙青，3.5% _6%的液體保護劑、1% -4%的乳化劑、1.5% -5%的固體保護劑、3% -6%的無機酸。在本發(fā)明實施例中，溶劑油采用5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油，或由5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油組成的組合物。在本發(fā)明實施例中，浙青采用石油浙青，石油浙青采用5#特種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70#道路浙青，或由5#特種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70#道路浙青組成的組合物。在本發(fā)明實施例中，液體保護劑為表觀粘度達到30mPa.s的抗溫聚合物溶液，抗溫聚合物溶液為陽離子化銨類聚合物或聚乙烯醇。在本發(fā)明實施例中，乳化劑為雙十八烷基二甲基氯化銨、十八烷基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨，或由雙十八烷基二甲基氯化銨、十八烷基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨組成的組合物。在本發(fā)明實施例中，固體保護劑為氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉，或由氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉組成的組合物。在本發(fā)明實施例中，無機酸為強酸，強酸采用濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸，或由濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸組成的組合物。在本發(fā)明實施例中，無機鹽溶液為一價鹽或二價鹽溶液，無機鹽采用氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉，或由氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉組成的組合物。在本發(fā)明實施例中，該油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑為棕黑色膠狀物，pH值2-5，電動電位> 40mV，膠體穩(wěn)定性> 90天，表觀粘度提高率> 40%，頁巖回收率大于10% KCl溶液。圖1示出了本發(fā)明實施例提供的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑的制備方法的實現(xiàn)流程。該制備方法包括以下步驟:在步驟SlOl中，在攪拌條件下，將浙青溶解在加熱至120°C 140°C的溶解油中，充分溶解后加入液體保護劑、乳化劑、固體保護劑；在步驟S102中，在100°C 110°C下保溫、攪拌I小時 1.5小時后，加入無機酸，繼續(xù)攪拌，保溫0.5小時 I小時后，加入無機鹽溶液；在步驟S103中，將溫度降至80°C 90°C后，攪拌、保溫20分鐘 30分鐘，繼續(xù)攪拌，當溫度下降至60°C時出料。下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。本發(fā)明的目的是針對目前石油鉆井中封堵類防塌劑對地層孔隙結構和溫度適應性較差的難題，提供一種同時具有抑制性和封堵防塌能力的正電性井壁穩(wěn)定劑，解決油氣鉆井中水敏性地層和微裂隙發(fā)育地 層的井壁穩(wěn)定技術難題。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，由溶劑油、浙青、液體保護劑、乳化劑、固體保護劑、無機酸、無機鹽溶液制備而成，質量百分組成如下:15% -30%溶劑油，35% -50%浙青，3.5% -6%液體保護劑，I % -4%乳化劑，1.5% -5%固體保護劑，3% -6%無機酸，其余為無機鹽溶液。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，溶劑油為5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油，或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，浙青均為石油浙青，可以是5#待種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70道路浙青，或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，液體保護劑為表觀粘度達到30mPa *s的抗溫聚合物溶液，所用的聚合物為陽離子化銨類聚合物或聚乙烯醇。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，乳化劑為雙十八烷基二甲基氯化銨、十八烷基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙十六
烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨，或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，固體保護劑為氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉，或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，無機酸為強酸，可以是濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸，或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑中，無機鹽溶液為一價鹽或二價 鹽溶液，可以是氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉，或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑為棕黑色膠狀物，pH值2-5，電動電位> 40mV，膠體穩(wěn)定性> 90天，表觀粘度提高率> 40%，頁巖回收率大于10% KCl溶液。根據(jù)本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案，本發(fā)明中的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑的制備方法為，首先在攪拌條件下將浙青溶解在加熱至120°C 140°C的溶解油中，充分溶解后加入液體保護劑、乳化劑、固體保護劑，在100°C 11 (TC下保溫、攪拌I小時 1.5小時后加入無機酸，繼續(xù)攪拌、保溫0.5小時 I小時后加入無機鹽溶液，將溫度降至80°C 90°C后攪拌、保溫20分鐘 30分鐘后，攪拌下降至60°C出料。本發(fā)明提供了一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑及其制備方法，該正電性井壁穩(wěn)定劑適合于水敏性地層和微裂隙發(fā)育地層鉆井中使用，在性能上，本發(fā)明提供的正電性井壁穩(wěn)定劑同時具有水化抑制性和封堵防塌能力，在使用時，本發(fā)明實施不需要特殊配制設備。下述具體實施例中所采用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法，下述具體實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。本發(fā)明下述具體實施例中的溶劑油購買于濟南睿達化工有限公司；浙青購買于山東清源石化有限公司；陽離子聚合物購買于山東東營諾爾化工有限責任公司；乳化劑購買于山東富斯特化工有限公司；氧化鈣和氫氧化鈣購買于上海邦成化工有限公司；無機酸購買于東營市春山工貿有限責任公司；無機鹽購買于濟南鑫同創(chuàng)化工有限公司。 1、本發(fā)明中鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑制備實施例一:向500mL三口燒瓶中加入3#煤油80g ;將煤油加熱至110°C，開啟攪拌機，向三口燒瓶中加入10#浙青65g、70#浙青65g，升溫至118°C后保溫，待浙青全部溶化后降溫至100°C ;向三口燒瓶中加入液體保護劑12g、乳化劑4g、氧化鈣6g，在92°C下保溫30分鐘；向三口燒瓶中加入濃鹽酸10g，在90°C下保溫40分鐘；向三口燒瓶中加入10%氯化鈣溶液80g，保溫20分鐘。停止加熱，待三口燒瓶中溫度降至約65°C時，停止攪拌，倒出樣品于樣品瓶中，待評價。實施例二:向500mL三口燒瓶中加入3#煤油90g ;將煤油加熱至115°C，開啟攪拌機，向三口燒瓶中加入5#浙青60g、40#浙青60g，升溫至124°C后保溫，待浙青全部溶化后降溫至105°C ;向三口燒瓶中加入液體保護劑Hg、乳化劑6g、氫氧化鈣9g，在97°C下保溫40分鐘；向三口燒瓶中加入濃鹽酸13g，在95°C下保溫40分鐘；向三口燒瓶中加入10%氯化鈣溶液70g，保溫20分鐘。停止加熱，待三口燒瓶中溫度降至約70°C時，停止攪拌，倒出樣品于樣品瓶中，待評價。實施例三:向500mL三口燒瓶中加入0#柴油80g ;將柴油加熱至115°C，開啟攪拌機，向三口燒瓶中加入5#浙青50g、40#浙青40g、70#浙青30g,升溫至124 后保溫,待浙青全部溶化后降溫至105°C ;向三口燒瓶中加入液體保護劑13g、乳化劑5g、氧化鈣8g，在97°C下保溫30分鐘；向三口燒瓶中加入濃鹽酸12g，在95°C下保溫40分鐘；向三口燒瓶中加入20%氯化鈉溶液50g，保溫20分鐘。停止加熱，待三口燒瓶中溫度降至約65°C時，停止攪拌，倒出樣品于樣品瓶中，待評價。2、本發(fā)明中鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑實現(xiàn)的性能指標采用國家標準“水基鉆井液現(xiàn)場測試程序(GB/T16783-1997) ”規(guī)定的實驗方法，評價了實施例一、實施例二及實施例三中獲得正電性井壁穩(wěn)定劑的理化性能和使用性能，評價結果見表1、表2和表3所不。表I實施例一中正電性井壁穩(wěn)定劑性能指標
權利要求
1.一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，該油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑由溶劑油、浙青、液體保護劑、乳化劑、固體保護劑、無機酸、無機鹽溶液制備而成，質量百分組成如下:15% -30%的溶劑油、35% -50%的浙青，3.5%-6%的液體保護劑、I %-4%的乳化劑、1.5% -5%的固體保護劑、3% -6%的無機酸。
2.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述溶劑油采用5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油，或由5#柴油、0#柴油、-10#柴油、3#煤油、航空煤油、3#白油、5#白油組成的組合物。
3.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述浙青采用石油浙青，石油浙青采用5#特種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70#道路浙青，或由5#特種浙青、10#建筑固體浙青、40#道路浙青、50#道路浙青、70#道路浙青組成的組合物。
4.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述液體保護劑為表觀粘度達到30mPa *s的抗溫聚合物溶液，抗溫聚合物溶液為陽離子化銨類聚合物或聚乙烯醇。
5.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述乳化劑為雙十八烷基二甲基氯化銨、十八烷基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨，或由雙十八烷基二甲基氯化銨、十八烷基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基卞基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨組成的組合物。
6.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述固體保護劑為氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉，或由氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉組成的組合物。
7.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述無機酸為強酸，強酸采用濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸，或由濃硫酸、濃鹽酸、發(fā)煙硝酸組成的組合物。
8.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，所述無機鹽溶液為一價鹽或二價鹽溶液，無機鹽采用氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉，或由氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉組成的組合物。
9.如權利要求1所述的油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑，其特征在于，該油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑為棕黑色膠狀物，pH值2-5，電動電位> 40mV，膠體穩(wěn)定性> 90天，表觀粘度提高率> 40%，頁巖同收率大于10% KCl溶液。
10.一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟: 步驟一，在攪拌條件下，將浙青溶解在加熱至120°C 140°C的溶解油中，充分溶解后加入液體保護劑、乳化劑、固體保護劑； 步驟二，在100°C 110°C下保溫、攪拌I小時 1.5小時后，加入無機酸，繼續(xù)攪拌，保溫0.5小時 I小時后，加入無機鹽溶液； 步驟三，將溫度降至80°C 90°C后，攪拌、保溫20分鐘 30分鐘，繼續(xù)攪拌，當溫度下降至60°C時出料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油氣鉆井用正電性井壁穩(wěn)定劑及其制備方法，該油氣鉆井正電性井壁穩(wěn)定劑由溶劑油、瀝青、液體保護劑、乳化制、固體保護劑、無機酸、無機鹽溶液制備而成，質量百分組成如下15％-30％溶劑油，35％-50％瀝青，3.5％-6％液體保護劑，1％-4％乳化劑，1.5％-5％固體保護劑，3％-6％無機酸，其余為無機鹽溶液；該正電性井壁穩(wěn)定劑為棕黑色膠狀物，pH值2-5，電動電位≥40mV，膠體穩(wěn)定性≥90天，表觀粘度提高率≥40％，頁巖回收率大于10％KC1溶液；具有水溶性好，軟化點分布較寬、且可調，切力效果明顯，能對井壁同時發(fā)揮抑制和封堵防塌作用，且對長裸眼井段地層適應性較強。
文檔編號C09K8/42GK103215017SQ20131012391
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權日2013年4月11日
發(fā)明者黃維安, 邱正松, 崔明磊, 徐加放, 江琳, 曹杰, 鐘漢毅 申請人:中國石油大學(華東)