一種氯化鈣水基鉆井液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氯化鈣水基鉆井液，屬于油田化學(xué)鉆井液【技術(shù)領(lǐng)域】。按加入水的質(zhì)量為100％計，該氯化鈣水基鉆井液含有10.0％～40.0％的氯化鈣、1.0％～4.0％的降濾失劑、0.6％～2.0％的流型調(diào)節(jié)劑、2.0％～4.0％的超細(xì)碳酸鈣、4.0％～10.0％的保護(hù)劑、0.5％～1.0％的除氧劑，余量為水，用堿性pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)鉆井液pH為7-8。本發(fā)明氯化鈣水基鉆井液在氯化鈣濃度為10.0％～40.0％的條件下，抗溫可達(dá)120℃、API濾失量控制在3.0mL以內(nèi)、120℃下高溫高壓濾失量控制在13.0mL以內(nèi)；對泥巖具有極強(qiáng)的抑制性，抗泥巖鉆屑污染達(dá)10.0％。
【專利說明】一種氯化鈣水基鉆井液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氯化鈣水基鉆井液，屬于油田化學(xué)鉆井液【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉆井過程中井壁失穩(wěn)90%以上發(fā)生在泥頁巖地層，由于泥頁巖地層粘土礦物含量 較高，水敏性強(qiáng)，極易發(fā)生垮塌、縮徑等井壁失穩(wěn)問題，既嚴(yán)重影響鉆井速度，又影響后期的 測井、固井等完井作業(yè)，同時造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。國內(nèi)外研究者在泥頁巖化學(xué)井壁穩(wěn)定方 面作了大量的工作，研制了聚合物鉀鹽、飽和鹽水、硅酸鹽等水基鉆井液體系，其中氯化鈣 水基鉆井液是一種發(fā)展較早、抑制性較強(qiáng)的鉆井液體系。
[0003] 氯化鈣水基鉆井液是一種以Ca2+提供抑制環(huán)境的水基鉆井液。目前廣泛應(yīng)用的氯 化鈣水基鉆井液，氯化鈣含量一般低于5. 0 %，其抑制機(jī)理一方面通過Na+/Ca2+交換將鈉土 轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰^差的鈣土，另一方面通過壓縮粘土顆粒表面擴(kuò)散雙電層，引起粘土晶片 端-面或面-面聚結(jié)，從而使粘土顆粒分散度下降，達(dá)到抑制粘土顆粒分散的目的。通過研 究發(fā)現(xiàn)，鉆井液中氯化鈣含量對氯化鈣水基鉆井液的抑制能力有很大影響。當(dāng)逐步提高鉆 井液中氯化鈣含量后，可以有效降低鉆井液與泥頁巖地層中液體之間的滲透壓，當(dāng)鉆井液 中氯化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到22. 0%?31. 0%時，鉆井液濾液和地層水間會實現(xiàn)滲透平衡，甚 至使地層發(fā)生去水化作用，從而顯著提高鉆井液抑制能力及穩(wěn)定井壁的能力。
[0004] 含有較高濃度氯化鈣的氯化鈣水基鉆井液在長城鉆井液公司、Baroid鉆井液公 司和雪佛龍?zhí)厥饣瘜W(xué)品公司得到成功應(yīng)用。US6124245公開的含氯化鈣1. 0%?30. 0% 的水基鉆井液，以凹凸棒石作為流型調(diào)節(jié)劑，但該體系經(jīng)過121°C熱滾后，靜切力偏小。 US6355600公開了一種氯化鈣含量約為17. 0%的氯化鈣水基鉆井液，并且在墨西哥灣高活 性地層中進(jìn)行了現(xiàn)場實驗，但該體系的抗溫僅為93 °C。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種氯化鈣水基鉆井液，以解決氯化鈣水基鉆井液體系在 較高濃度氯化鈣環(huán)境下存在的抗溫能力不足、流型和失水控制困難問題。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] 本氯化鈣水基鉆井液，按加入水的質(zhì)量為100 %計，含有10. 0 %?40. 0 %的氯化 鈣、1. 0%?4. 0%的降濾失劑、0. 6%?2. 0%的流型調(diào)節(jié)劑、2. 0%?4. 0%的超細(xì)碳酸鈣、 4. 0%?10. 0%的保護(hù)劑、0. 5%?1. 0%的除氧劑，余量為水，用堿性pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)鉆井液 pH 為 7-8。
[0008] 該氯化鈣水基鉆井液的制備方法是：以清水為基液，8000?lOOOOr/min的攪拌 速率下，每升清水中加入1. 〇%?4. 0%的降濾失劑，攪拌5?IOmin ;加入0. 6%?2. 0% 的流型調(diào)節(jié)劑，攪拌10?15min ;加入2. 0%?4. 0%的超細(xì)碳酸I丐，攪拌5?8min ;加入 4. 0%?KX 0%的保護(hù)劑，攪拌2?5min ;加入(λ 5%?L 0%的除氧劑，攪拌1?2min ;力口 入堿性pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)鉆井液pH為7-8,攪拌1?2min ;加入10.0%?40.0%的氯化鈣， 攪拌5?IOmin后即可得氯化鈣水基鉆井液。
[0009] 所述的降濾失劑為低粘羧甲基纖維素鈉鹽或羧甲基淀粉中的一種或兩種與羧基 丁苯膠乳的混合物。
[0010] 所述的流型調(diào)節(jié)劑為黃原膠或增粘劑IPN-V中的一種或兩種。
[0011] 所述的超細(xì)碳酸鈣粒徑分布在1500?3000目之間。
[0012] 所述的保護(hù)劑是甲基葡萄糖苷或乙基葡萄糖苷中的一種與聚合醇的混合物。
[0013] 所述的除氧劑是亞硫酸鈉或亞硫酸鉀中的一種。
[0014] 所述的堿性pH調(diào)節(jié)劑是氫氧化鈉或氫氧化鈣中的一種或兩種。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明氯化鈣水基鉆井液通過引入保護(hù)劑，進(jìn)一步改善了 氯化鈣水基鉆井液的使用性能，在氯化鈣濃度為10. 0%?40. 0%的條件下，該氯化鈣水基 鉆井液抗溫達(dá)120°C、API濾失量控制在3. OmL以內(nèi)、120°C下高溫高壓濾失量控制在13. OmL 以內(nèi)；對泥巖具有極強(qiáng)的抑制性，泥巖在鉆井液中的滾動回收率達(dá)92. 3%，較清水回收率 提高了 66. 8% ;抗泥巖鉆屑污染達(dá)10. 0%。

【具體實施方式】
[0016] 為充分說明本發(fā)明所達(dá)到的技術(shù)效果，通過以下具體實施例來進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017] 增粘劑IPN-V制備例1 :在裝有溫度計、冷凝管、攪拌器的反應(yīng)釜中加入4. 6g聚乙 烯醇2099和IOOmL去離子水，常壓、70°C下攪拌溶解3h，得到無色透明的聚乙烯醇水溶液； 保持反應(yīng)釜內(nèi)溫度，加入鹽酸調(diào)節(jié)pH為3,再加入甲醛溶液4mL，常壓下反應(yīng)3h后得到具 有一定粘性的液體，該液體用飽和氫氧化鈉水溶液調(diào)至PH = 7 ;氮氣保護(hù)及攪拌條件下將 0. 6g過硫酸銨加入到荃中保溫反應(yīng)Ih ;將3. Og黃原膠緩慢加入到反應(yīng)荃中繼續(xù)保溫反應(yīng) 1. 5h，得到淡黃色粘稠物，經(jīng)真空干燥、粉碎后即得增粘劑IPN-V。
[0018] 羧基丁苯膠乳制備例1 :單體總重量為100份。首先將聚合釜抽真空，再用氮氣置 換，真空度達(dá)到-0. IOMPa時，投入去離子水63. 0份，乳化劑溶液（其中去離子水10. 0份， 十二烷基苯基聚氧乙烯醚硫酸鈉 I. 0份，壬基酚基聚氧乙烯醚-10為0. 3份），苯乙烯16. 0 份，十二烷基硫醇〇. 5份，丙烯酸2. 0份，衣康酸I. 0份，甲基丙烯酸甲酯5. 0份，N-羥甲基 丙烯酰胺I. 0份，丁二烯13. 0份，然后開始升溫，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到65°C時，加入引發(fā)劑溶液 (去離子水10. 0份，過硫酸銨I. 0份）。控制溫度70±2°C，維持反應(yīng)約I. 0h，加入第二次 補(bǔ)加液，其中去離子水15. 0份，十二烷基苯基聚氧乙烯醚硫酸鈉0. 3份，十二烷基硫醇0. 2 份，過硫酸銨0. 5份，苯乙烯27. 0份，甲基丙烯酸甲酯12. 0份，丁二烯27. 0份。維持反應(yīng) 5h，停止反應(yīng)，在脫氣釜真空度為-0. IMPa、釜溫60°C的條件下，將膠乳轉(zhuǎn)入脫氣釜脫除殘 余單體，脫氣時間為3. Oh。然后緩慢加入20%的堿液調(diào)節(jié)pH值為9,即得羧基丁苯膠乳。
[0019] 實施例1
[0020] 以400mL清水為基液，8000r/min的攪拌速率下，加入0. 5%低粘羧甲基纖維素鈉 鹽和0. 5%羧基丁苯膠乳，攪拌5min ;加入0. 6%黃原膠，攪拌IOmin ;加入1. 0%的1500目 超細(xì)碳酸鈣和1 %的2000目超細(xì)碳酸鈣，攪拌5min ;加入2. 0%的聚合醇和2. 0%的甲基葡 萄糖苷，攪拌2min ;加入0. 5 %的亞硫酸鈉，攪拌Imin ;加入0. 3 %的氫氧化鈉，攪拌2min ; 加入10.0%的氯化鈣，攪拌5min后即可得本發(fā)明氯化鈣水基鉆井液。
[0021] 實施例2
[0022] 以4001^清水為基液，80001'/1^11的攪拌速率下，加入1.0%羧甲基淀粉和1.5%羧 基丁苯膠乳，攪拌5min ;加入I. 0%增粘劑IPN-V，攪拌IOmin ;加入I. 0%的1500目超細(xì)碳 酸鈣和I. 0 %的3000目超細(xì)碳酸鈣，攪拌5min ;加入2. 0 %的聚合醇和4. 0 %的乙基葡萄糖 苷，攪拌2111；[11;加入0.6(%的亞硫酸鈉，攪拌11]1；[11后 ；加入1.0(%的氫氧化|丐，攪拌21]1；[11;力口 入20. 0%的氯化鈣，攪拌5min后即可得本發(fā)明氯化鈣水基鉆井液。
[0023] 實施例3
[0024] 以4001^清水為基液，1000017^11的攪拌速率下，加入0.5%低粘羧甲基纖維素鈉 鹽、1.0%羧甲基淀粉和1.5%羧基丁苯膠乳，攪拌5min ;加入0.5%黃原膠和1.0%增粘劑 IPN-V，攪拌IOmin ;加入2. 0%的2000目超細(xì)碳酸鈣和1. 0%的3000目超細(xì)碳酸鈣，攪拌 511^11;加入2.0(%的聚合醇和6.0 (%的乙基葡萄糖苷，攪拌21^11;加入0.6(%的亞硫酸鉀，攪 拌Imin ;加入0.3 %的氫氧化鈉和0.7 %的氫氧化鈣，攪拌2min ;加入30. 0 %的氯化鈣，攪 拌5min后即可得本發(fā)明氯化鈣水基鉆井液。
[0025] 實施例4
[0026] 以400mL清水為基液，10000r/min的攪拌速率下，加入1. 0%低粘羧甲基纖維素鈉 鹽、I. 0%羧甲基淀粉和2. 0%羧基丁苯膠乳，攪拌5min ;加入0. 5%黃原膠和1. 5%增粘劑 IPN-V，攪拌IOmin ;加入3. 0%的1500目超細(xì)碳酸鈣和1. 0%的3000目超細(xì)碳酸鈣，攪拌 5min ;加入2. 0%的聚合醇和8. 0%的甲基葡萄糖苷，攪拌2min ;加入1. 0%的亞硫酸鉀，攪 拌Imin ;加入0. 2 %的氫氧化鈉和0. 8 %的氫氧化鈣，攪拌2min ;加入40. 0 %的氯化鈣，攪 拌5min后即可得本發(fā)明氯化鈣水基鉆井液。
[0027] 以下是對所得鉆井液進(jìn)行了常規(guī)性能、熱穩(wěn)定和抗巖屑污染實驗，測試條件皆為： 室溫下采用ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)黏度計測試鉆井液流變性、ZNS型API濾失量儀測試鉆井液 的API濾失量；采用GGS42-2型高溫高壓濾失儀測試鉆井液在120°C下的高溫高壓濾失量。 [0028] 1、鉆井液常規(guī)性能測試
[0029] 將所得的氯化鈣水基鉆井液在120°C高溫滾動老化16h后，測試鉆井液的流變性、 API濾失量和高溫高壓濾失量，實驗結(jié)果如表1所示：
[0030] 表1鉆井液常規(guī)性能實驗結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：按加入水的質(zhì)量為100%計，含有10. 0%? 40. 0%的氯化鈣、1. 0%?4. 0%的降濾失劑、0. 6%?2. 0%的流型調(diào)節(jié)劑、2. 0%?4. 0% 的超細(xì)碳酸鈣、4. 0%?10. 0%的保護(hù)劑、0. 5%?1. 0%的除氧劑，余量為水，用堿性pH調(diào) 節(jié)劑調(diào)節(jié)鉆井液pH為7-8。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：所述的降濾失劑為低粘 羧甲基纖維素鈉鹽或羧甲基淀粉中的一種或兩種與羧基丁苯膠乳的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：所述的流型調(diào)節(jié)劑為黃 原膠或增粘劑IPN-V中的一種或兩種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：所述的超細(xì)碳酸鈣粒徑 分布在1500?3000目之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：所述的保護(hù)劑是甲基葡 萄糖苷或乙基葡萄糖苷中的一種與聚合醇的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：所述的除氧劑是亞硫酸 鈉或亞硫酸鉀中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的氯化鈣水基鉆井液，其特征在于：所述的堿性pH調(diào)節(jié)劑是 氫氧化鈉或氫氧化鈣中的一種或兩種。
【文檔編號】C09K8/12GK104388064SQ201410601730
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】謝俊, 馬誠, 呂躍濱, 劉憲偉, 萬龍 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院