本申請(qǐng)涉及但不限于一種儲(chǔ)層鉆井液及其制備方法，具體涉及但不限于一種無(wú)土相且抗高溫的儲(chǔ)層鉆井液及其制備方法。
背景技術(shù)：
儲(chǔ)層鉆井液是兼顧鉆井液和完井液功能的在儲(chǔ)層段使用的工作液。儲(chǔ)層鉆井液通常不含固相，有時(shí)候也會(huì)加入可酸溶性固相來(lái)調(diào)節(jié)密度或者預(yù)防漏失，但不應(yīng)該含有易封堵儲(chǔ)層的膨潤(rùn)土或重晶石。目前，國(guó)內(nèi)的嚴(yán)格意義上的無(wú)土相和無(wú)重晶石的儲(chǔ)層鉆井液體系，密度一般都在1.60g/cm3以內(nèi)，而且抗溫性一般都在120℃以內(nèi)。當(dāng)面對(duì)較高的密度需求時(shí)，往往還需要添加重晶石進(jìn)行加重。另外，當(dāng)井底溫度較低時(shí)，儲(chǔ)層鉆井液的性能通過(guò)聚合物就可以維護(hù)，但在超過(guò)150℃的高溫條件下，常規(guī)的聚合物會(huì)降解，造成儲(chǔ)層鉆井液體系性能的惡化，所以適用于高溫條件下的無(wú)固相儲(chǔ)層鉆井液一直是行業(yè)內(nèi)公關(guān)的難點(diǎn)。
因此，需要開發(fā)一種無(wú)土相和無(wú)重晶石并且可以滿足較高密度需求的抗高溫儲(chǔ)層鉆井液。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N無(wú)土相抗高溫儲(chǔ)層鉆井液。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑臒o(wú)土相抗高溫儲(chǔ)層鉆井液，包括以下重量份的各組分：
在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“淡水”指礦化度在5000以下的水。
在本申請(qǐng)中，錳礦粉不是必要組分，是否添加錳礦粉由實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)儲(chǔ)層鉆井液的密度要求決定。甲酸鉀作為配制儲(chǔ)層鉆井液的鹽水使用時(shí)，推薦使用的最高密度不超過(guò)1.55g/cm3。在本申請(qǐng)中，如果需要的儲(chǔ)層鉆井液的密度不超過(guò)1.55g/cm3，可通過(guò)調(diào)節(jié)甲酸鉀的添加量來(lái)調(diào)節(jié)儲(chǔ)層鉆井液的密度，不需加入錳礦粉；如果需要的儲(chǔ)層鉆井液的密度超過(guò)了1.55g/cm3，則需要添加錳礦粉。
在本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，所述pH調(diào)節(jié)劑可以為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀等。
在本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，所述抗高溫降濾失劑可以為土豆交聯(lián)淀粉。
可選地，所述土豆交聯(lián)淀粉可以為本領(lǐng)域常用的土豆交聯(lián)淀粉，例如北京中科日升科技有限公司或開平聯(lián)技化工有限公司生產(chǎn)的土豆交聯(lián)淀粉。
在本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，所述土豆交聯(lián)淀粉能夠抗溫至少140℃。
在本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，所述抗高溫提切劑可以為黃原膠。
可選地，所述黃原膠為鄂爾多斯市中軒生化股份有限公司生產(chǎn)的黃原膠。
在本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，所述碳酸鈣可以為粒徑不同的碳酸鈣粉末。所述粒徑不同的碳酸鈣粉末的粒徑級(jí)配，即碳酸鈣粉末的粒徑和不同粒徑的碳酸鈣粉末的配比，可以通過(guò)本領(lǐng)域常用的方法進(jìn)行選擇，例如，根據(jù)不同的儲(chǔ)層的物理性質(zhì)(如孔隙度，滲透率等)，利用理想充填理論通過(guò)本領(lǐng)域?qū)I(yè)計(jì)算軟件(例如中海油田服務(wù)股份有限公司的Ideal Particle Expert，MI SWACO的軟件OPTIBRIDGE)計(jì)算獲得。
在本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，所述錳礦粉的相對(duì)密度可以為4.7g/cm3，平均粒徑可以約為0.5μm?？蛇x地，所述錳礦粉為挪威埃肯公司生產(chǎn)的錳礦粉micromax。
本申請(qǐng)還提供了一種制備如上所述的無(wú)土相抗高溫儲(chǔ)層鉆井液的方法。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑闹苽錈o(wú)土相抗高溫儲(chǔ)層鉆井液的方法，包括：
將所述重量份的甲酸鉀溶解在淡水中；
加入所述重量份的pH調(diào)節(jié)劑、抗高溫降濾失劑、抗高溫提切劑、碳酸鈣和錳礦粉，攪拌。
本申請(qǐng)中各組分的作用如下：
(1)甲酸鉀
提高儲(chǔ)層鉆井液的協(xié)同抑制性、抗溫能力和密度。
(2)pH調(diào)節(jié)劑
調(diào)節(jié)體系的pH值。
(3)抗高溫降濾失劑
具有較好的抗溫性能，用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)層鉆井液的流變性，在本申請(qǐng)中與抗高溫提切劑一起使用能夠?qū)α髯冃缘恼{(diào)節(jié)起到協(xié)同增效的作用。
(4)抗高溫提切劑
在淡水、鹽水泥漿中使用時(shí)可提高體系的粘度、動(dòng)切力和切力，加入很少的量即可使體系產(chǎn)生較高的粘度，并兼有降濾失作用。它的另一顯著特點(diǎn)是具有優(yōu)良的剪切稀釋性能，能夠有效地提高鉆井液的觸變性，改進(jìn)流型。
(5)碳酸鈣
用于封堵儲(chǔ)層，減少固相和液相對(duì)儲(chǔ)層的侵害，控制鉆井液的濾失性能。
(6)錳礦粉
主要成分為Mn3O4，屬于酸溶性鉆井液加重劑，在鉆井液中具有優(yōu)異的懸浮能力。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)所獲得的有益技術(shù)效果如下：
1、本申請(qǐng)的儲(chǔ)層鉆井液的密度可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且不需要添加膨潤(rùn)或或重晶石就能夠滿足較高的密度需求，最高密度能夠達(dá)到2.2g/cm3。
2、本申請(qǐng)的儲(chǔ)層鉆井液具有良好的穩(wěn)定性，在高溫(例如，150-160℃的)下使用時(shí)仍能保持穩(wěn)定的性能。
3、本申請(qǐng)的儲(chǔ)層鉆井液具有良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能，滲透率恢復(fù)值高于90％。
4、本申請(qǐng)的儲(chǔ)層鉆井液具有較強(qiáng)的凝膠強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)快速形成后不再持續(xù)增強(qiáng)，具有良好的沉降穩(wěn)定性和大斜度井?dāng)y巖的攜帶能力，能夠滿足水平井鉆進(jìn)需要。
附圖說(shuō)明
圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液的靜切力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)描述本申請(qǐng)的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些具體的實(shí)施例僅表明為了達(dá)到本申請(qǐng)的目的而選擇的實(shí)施技術(shù)方案，并不是對(duì)技術(shù)方案的限制。根據(jù)本申請(qǐng)的教導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的改進(jìn)是顯然的，均屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
以下實(shí)施例中所使用的原料和試劑，如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)的市售產(chǎn)品。
實(shí)施例1
將660g甲酸鉀充分溶解在300mL淡水中，然后在11000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌的條件下，緩慢加入0.66g氫氧化鈉，6.0g土豆交聯(lián)淀粉(北京中科日升科技有限公司)，1.6g黃原膠(鄂爾多斯市中軒生化股份有限公司)，24.0g經(jīng)顆粒級(jí)配的碳酸鈣(包括粒徑為1200目、800目和400目的碳酸鈣粉末，并且三者的重量比為1:1:1)和184g錳礦粉(挪威?？瞎?，micromax)，高速攪拌20min。
實(shí)施例2
將660g甲酸鉀充分溶解在300mL淡水中，然后在11000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌的條件下，緩慢加入0.66g氫氧化鈉，6.0g土豆交聯(lián)淀粉(北京中科日升科技有限公司)，1.6g黃原膠(鄂爾多斯市中軒生化股份有限公司)，24.0g經(jīng)顆粒級(jí)配的碳酸鈣(包括粒徑為1200目、800目和400目的碳酸鈣粉末，并且三者的重量比為1:1:1)和435g錳礦粉(挪威埃肯公司，micromax)，高速攪拌20min。
對(duì)比例1
在11000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌的條件下，緩慢將0.88g氫氧化鈉，8.0g土豆交聯(lián)淀粉(北京中科日升科技有限公司)，2.0g黃原膠(鄂爾多斯市中軒生化股份有限公司)，24.0g經(jīng)顆粒級(jí)配的碳酸鈣加入到400mL淡水中，高速攪拌20min。
儲(chǔ)層鉆井液性能評(píng)價(jià)
1、常規(guī)性能評(píng)價(jià)
將實(shí)例1-2和對(duì)比例1的儲(chǔ)層鉆井液在160℃下熱滾16小時(shí)，然后測(cè)定其常溫下的流變性、API濾失量和150℃、3.5MPa下的HTHP濾失量，結(jié)果見表1。
表1無(wú)土相抗高溫儲(chǔ)層鉆井液體系的常規(guī)性能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)
從表1可以看出，復(fù)配的甲酸鉀和錳礦粉使得實(shí)施例1-2的儲(chǔ)層鉆井液具有較高的密度，并且實(shí)施例1-2的儲(chǔ)層鉆井液具有較好的抗溫性能和較低的濾失量。
2、沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
按照實(shí)施例1配制三份相同的儲(chǔ)層鉆井液，將其分別放入老化罐，然后豎直放入烘箱中，維持烘箱內(nèi)溫度為160℃，分別在烘箱內(nèi)放置3天、5天和7天后取出，測(cè)量每個(gè)老化罐上部與下部的儲(chǔ)層鉆井液的密度，并根據(jù)(公式1)計(jì)算沉降因子，結(jié)果見表2。
式中：
SF——沉降因子，無(wú)量綱；
ρtop——樣品上層密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)；
ρbottom——樣品底層密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)。
表2沉降穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)
行業(yè)內(nèi)通常認(rèn)為SF在0.52以內(nèi)就幾乎不存在沉降的危險(xiǎn)，從表2可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液在7天內(nèi)都沒有發(fā)生沉降的危險(xiǎn)，說(shuō)明穩(wěn)定性良好。
3、靜切力評(píng)價(jià)
主要評(píng)價(jià)樣品的靜切力與時(shí)間的關(guān)聯(lián)性，也就是儲(chǔ)層鉆井液能在很短的時(shí)間內(nèi)形成弱凝膠結(jié)構(gòu)，并且達(dá)到一定強(qiáng)度后不再隨時(shí)間的變化而增加的特性。將老化后的實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液放入旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)中，分別在10s、30s、1min、2min、5min、10min、20min、30min、60min和120min測(cè)量其靜切力。結(jié)果見表3和圖1。
表3靜切力隨時(shí)間變化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
根據(jù)行業(yè)慣例，靜切力超過(guò)10Pa即表示凝膠強(qiáng)度較強(qiáng)。從表3和圖1可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液具有較強(qiáng)的凝膠強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)快速形成后不再持續(xù)增強(qiáng)，說(shuō)明其具有良好的沉降穩(wěn)定性和大斜度井?dāng)y巖的攜帶能力，能夠滿足水平井鉆進(jìn)需要。
4、儲(chǔ)層保護(hù)性能評(píng)價(jià)
參照中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6540-2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》，對(duì)實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液進(jìn)行儲(chǔ)層保護(hù)性能評(píng)價(jià)。主要步驟如下：
①巖心準(zhǔn)備，測(cè)定基本數(shù)據(jù)，烘干抽真空使用標(biāo)準(zhǔn)鹽水飽和16h。
②使用巖心流動(dòng)儀在160℃下煤油滲透率Ko；
③160℃下，200-s/min下反向動(dòng)態(tài)污染120min；
④使用巖心流動(dòng)儀在160℃下測(cè)定污染后煤油滲透率Kos，并結(jié)合(公式2)計(jì)算滲透率恢復(fù)值Ro，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。
Ro＝Kos/Ko×100％ (公式2)
式中：
Ro——滲透率恢復(fù)值，單位為％。
Ko——巖心污染前煤油滲透率，單位為mD；
Kos——巖心污染后煤油滲透率，單位為mD。
表4巖心基本數(shù)據(jù)
表5巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果
從表4-5可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液的滲透率恢復(fù)值均在90％以上，表明體系具有良好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。
對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例2的儲(chǔ)層鉆井液采用與上述相同的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠獲得與實(shí)施例1的儲(chǔ)層鉆井液相似的性能參數(shù)。
所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本申請(qǐng)作出任何形式上和實(shí)質(zhì)上的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而作出的些許更改、修飾與演變的等同變化均為本申請(qǐng)的等效實(shí)施例；同時(shí)，凡依據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何等同變化的更改、修飾與演變等均在本申請(qǐng)的由權(quán)利要求界定的范圍內(nèi)。