超高温260摄氏度高温钻井液及其制备方法转让专利

申请号 : CN201910348432.4

文献号 : CN110003868B

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相似专利:

发明人 : 刘亚东孙晓东王良超陈琰

申请人 : 北京大德广源石油技术服务有限公司

摘要 :

本发明公开了超高温260摄氏度高温钻井液及其制备方法,钻井液包括以下重量分数的组分:水60‑70份、基础油30‑40份、主乳化剂3‑4份、辅乳化剂1‑3份、抗高温增粘剂1‑3份、抗高温降滤失剂2‑3份;还包括pH调节剂和密度调节剂;其中,所述抗高温降滤失剂为蒙脱石增强聚氨酯/环糊精。本发明以蒙脱石增强聚氨酯/环糊精为抗高温降滤失剂,引入环糊精后形成网络结构,能与钻井液中的聚合物或表面活性物质形成超分子包合物,从而提高钻井液的抗温性能和减少降滤失。

权利要求 :

1.超高温260摄氏度高温钻井液,其特征在于,包括以下重量分数的组分:

水60-70份、基础油30-40份、主乳化剂3-4份、辅乳化剂1-3份、抗高温增粘剂1-3份、抗高温降滤失剂2-3份;

还包括pH调节剂和密度调节剂;

pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为9-10,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.0-2.2g/cm3;

其中,所述抗高温降滤失剂为蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;

所述抗高温降滤失剂的制备方法包括以下步骤:

步骤一、将质量体积比为1:2-3g/L的蒙脱石和氨基硅烷偶联剂加入甲苯溶液中,于80℃下强烈搅拌2-4h,然后用20-30kHz超声波超声1-2h,超声结束后,过滤,洗涤,烘干,得到硅烷偶联剂改性的蒙脱石;

步骤二、在氮气保护下,向反应器中加入二环己基甲烷二异氰酸酯后,逐渐升温至65℃,之后滴加真空脱水后的聚丁二醇和催化剂,在80℃下反应30-60min,得到预聚体;

步骤三、将预聚体降温至40℃后,向预聚体中加入二羟甲基丁酸,之后升温至80℃,继续反应2-3h,接着降温至25-30℃,在高速搅拌的同时,加入含中和剂的去离子水,中和剂的浓度为0.2mol/L,乳化20-30min,之后加入步骤一中制备的硅烷偶联剂改性的蒙脱石,接着升温至60℃,搅拌40-50min后,加入环糊精,反应30-40min,之后将反应液在60℃下进行干燥,粉碎后,得蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;

其中,二环己基甲烷二异氰酸酯、聚丁二醇、二羟甲基丁酸、氨基硅烷偶联剂、环糊精的摩尔比为2:0.8:0.2:0.01-0.03:0.05-1,氨基硅烷偶联剂改性的蒙脱石与环糊精的质量比为0.3-0.7:1。

2.如权利要求1所述的超高温260摄氏度高温钻井液,其特征在于,所述中和剂为KOH,中和剂与二羟甲基丁酸的摩尔比为1-1.1:1,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡酯,其用量为

100-300ppm,所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

3.如权利要求1所述的超高温260摄氏度高温钻井液,其特征在于,所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。

4.如权利要求1所述的超高温260摄氏度高温钻井液,其特征在于,所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。

5.如权利要求1所述的超高温260摄氏度高温钻井液,其特征在于,氨基硅烷偶联剂为KH-550。

6.如权利要求1所述的超高温260摄氏度高温钻井液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌15-20min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌3-5min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌10-15min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为9-10后,搅拌15-20min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.0-2.2g/cm3。

说明书 :

超高温260摄氏度高温钻井液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钻井液领域。更具体地说,本发明涉及超高温260摄氏度高温钻井液及其制备方法。

背景技术

[0002] 干热岩(HDR),也称增强型地热系统(EGS),或称工程型地热系统,是一般温度大于200℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。这种岩体的成分可以变化很大,绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩,但也可以是中新生代的变质岩,甚至是厚度巨大的块状沉积岩。
[0003] 钻井液在井底高温条件下,易导致降滤失剂性能减弱,造成钻井液粘度增加或固化,导致井壁不稳定。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供超高温260摄氏度高温钻井液的制备方法,以蒙脱石增强聚氨酯/环糊精为抗高温降滤失剂,引入环糊精后形成网络结构,能与钻井液中的聚合物或表面活性物质形成超分子包合物,从而提高钻井液的抗温性能和减少降滤失。
[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了超高温260摄氏度高温钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0006] 水60-70份、基础油30-40份、主乳化剂3-4份、辅乳化剂1-3份、抗高温增粘剂1-3份、抗高温降滤失剂2-3份;
[0007] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0008] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为9-10,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.0-2.2g/cm3;
[0009] 其中,所述抗高温降滤失剂为蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;
[0010] 所述抗高温降滤失剂的制备方法包括以下步骤:
[0011] 步骤一、将质量体积比为1:2-3g/L的蒙脱石和氨基硅烷偶联剂加入甲苯溶液中,于80℃下强烈搅拌2-4h,然后用20-30kHz超声波超声1-2h,超声结束后,过滤,洗涤,烘干,得到硅烷偶联剂改性的蒙脱石;
[0012] 步骤二、在氮气保护下,向反应器中加入二环己基甲烷二异氰酸酯后,逐渐升温至65℃,之后滴加真空脱水后的聚丁二醇和催化剂,在80℃下反应30-60min,得到预聚体;
[0013] 步骤三、将预聚体降温至40℃后,向预聚体中加入二羟甲基丁酸,之后升温至80℃,继续反应2-3h,接着降温至25-30℃,在高速搅拌的同时,加入含中和剂的去离子水,中和剂的浓度为0.2mol/L,乳化20-30min,之后加入步骤一中制备的硅烷偶联剂改性的蒙脱石,接着升温至60℃,搅拌40-50min后,加入环糊精,反应30-40min,之后将反应液在60℃下进行干燥,粉碎后,得蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;
[0014] 其中,二环己基甲烷二异氰酸酯、聚丁二醇、二羟甲基丁酸、氨基硅烷偶联剂、环糊精的摩尔比为2:0.8:0.2:0.01-0.03:0.05-1,氨基硅烷偶联剂改性的蒙脱石与环糊精的质量比为0.3-0.7:1。
[0015] 优选的是,所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述中和剂为KOH,中和剂与二羟甲基丁酸的摩尔比为1-1.1:1,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡酯,其用量为100-300ppm,所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。
[0016] 优选的是,所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0017] 优选的是,所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0018] 优选的是,所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0019] 优选的是,所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0020] 优选的是,所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,包括以下步骤:
[0021] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌15-20min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌3-5min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌10-15min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为9-10后,搅拌15-20min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.0-2.2g/cm3。
[0022] 本发明至少包括以下有益效果:
[0023] 本发明以蒙脱石增强聚氨酯/环糊精为抗高温降滤失剂,环糊精具有外亲水内疏水的特性,蒙脱石具有较大的比表面积和阳离子交换量,对金属离子具有吸附性能,聚氨酯分子链上具有大量亲水性基团,使得Na+或Ca+压缩双电层所降低的ξ电位得到补偿,能有效抑制颗粒间相互聚并的趋势。将环糊精与蒙脱石通过化学交联结合,蒙脱石片层均匀分散在聚合物基体中,使得复合材料性能更稳定,将蒙脱石的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的双亲性质、微观相分离性揉合在一起,使该材料在原有聚合物特性的基础上,明显改善了聚合物的物理机械性能、热稳定性能,可以同时高效吸附有机物和金属离子,能与钻井液中的聚合物或表面活性物质形成超分子包合物膜,抗温、抗盐性好,具有稳定的流变性能,在260℃下老化16h后室温评价均能显示优异的降滤失效果。
[0024] 本发明以蒙脱石增强聚氨酯/环糊精为抗高温降滤失剂,聚氨酯上的疏水链段因疏水缔合作用自组装成纳米级的胶束,使得亲水性链段进入泥饼孔隙,疏水链段形成的纳米级胶束留在孔隙外而起堵孔作用,并形成致密的泥饼,降低了渗透率,提高了泥饼质量而降低了泥浆体系的滤失量。
[0025] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

[0026] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0027] 需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
[0028] 实施例1
[0029] 超高温260摄氏度高温钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0030] 水60份、基础油30份、主乳化剂3份、辅乳化剂1份、抗高温增粘剂1份、抗高温降滤失剂2份;
[0031] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0032] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为9,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.0g/cm3;
[0033] 其中,所述抗高温降滤失剂为蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;
[0034] 所述抗高温降滤失剂的制备方法包括以下步骤:
[0035] 步骤一、蒙脱石的氨基化:将质量体积比(蒙脱石的质量和氨基硅烷偶联剂的体积)为1:2g/L的蒙脱石和氨基硅烷偶联剂加入甲苯溶液中,于80℃下强烈搅拌2h,然后用15kHz超声波超声1h,超声结束后,过滤,洗涤,烘干,得到硅烷偶联剂改性的蒙脱石;
[0036] 步骤二、在氮气保护下,向反应器中加入二环己基甲烷二异氰酸酯(异氰酸酯基能与活泼氢反应,如羟基、氨基上的氢。异氰酸酯基的摩尔数较大,能不断地与具有活泼氢的物质反应)后,逐渐升温至65℃,之后滴加真空脱水后的聚丁二醇(异氰酸酯基与羟基反应)和催化剂,在80℃下反应30min,得到预聚体;
[0037] 步骤三、将预聚体降温至40℃后,向预聚体中加入二羟甲基丁酸(异氰酸酯基与羟基反应,并在聚合物链段上引入羧基),之后升温至80℃,继续反应2h,接着降温至25℃,在高速搅拌的同时,加入含中和剂的去离子水,中和剂的浓度为0.2mol/L,乳化20min,将羧基中和,引入亲水性基团,之后加入步骤一中制备的硅烷偶联剂改性的蒙脱石(异氰酸酯基与硅烷偶联剂上的氨基反应),接着升温至60℃,搅拌40min后,加入环糊精(异氰酸酯基与羟基反应),反应30min,之后将反应液在60℃下进行干燥,粉碎后,得蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;引入环糊精后形成网络结构,有利于聚合物在钻井液中成膜。
[0038] 其中,二环己基甲烷二异氰酸酯、聚丁二醇、二羟甲基丁酸、氨基硅烷偶联剂、环糊精的摩尔比为2:0.8:0.2:0.01:0.05,氨基硅烷偶联剂改性的蒙脱石与环糊精的质量比为0.3:1。
[0039] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述中和剂为KOH,中和剂与二羟甲基丁酸的摩尔比为1:1,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡酯,其用量为100ppm,所述环糊精为α-环糊精。
[0040] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0041] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0042] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0043] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0044] 超高温260摄氏度高温钻井液的制备方法,包括以下步骤:
[0045] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌15min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌3min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌10min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为9后,搅拌15min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.0g/cm3。
[0046] 实施例2
[0047] 超高温260摄氏度高温钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0048] 水65份、基础油35份、主乳化剂4份、辅乳化剂2份、抗高温增粘剂2份、抗高温降滤失剂3份;
[0049] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0050] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为10,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.1g/cm3;
[0051] 其中,所述抗高温降滤失剂为蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;
[0052] 所述抗高温降滤失剂的制备方法包括以下步骤:
[0053] 步骤一、蒙脱石的氨基化:将质量体积比为1:3g/L的蒙脱石和氨基硅烷偶联剂加入甲苯溶液中,于80℃下强烈搅拌3h,然后用20kHz超声波超声1.5h,超声结束后,过滤,洗涤,烘干,得到硅烷偶联剂改性的蒙脱石;
[0054] 步骤二、在氮气保护下,向反应器中加入二环己基甲烷二异氰酸酯(异氰酸酯基能与活泼氢反应,如羟基、氨基上的氢。异氰酸酯基的摩尔数较大,能不断地与具有活泼氢的物质反应)后,逐渐升温至65℃,之后滴加真空脱水后的聚丁二醇(异氰酸酯基与羟基反应)和催化剂,在80℃下反应45min,得到预聚体;
[0055] 步骤三、将预聚体降温至40℃后,向预聚体中加入二羟甲基丁酸(异氰酸酯基与羟基反应,并在聚合物链段上引入羧基),之后升温至80℃,继续反应2.5h,接着降温至27℃,在高速搅拌的同时,加入含中和剂的去离子水,中和剂的浓度为0.2mol/L,乳化25min,将羧基中和,引入亲水性基团,之后加入步骤一中制备的硅烷偶联剂改性的蒙脱石(异氰酸酯基与硅烷偶联剂上的氨基反应),接着升温至60℃,搅拌45min后,加入环糊精(异氰酸酯基与羟基反应),反应35min,之后将反应液在60℃下进行干燥,粉碎后,得蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;引入环糊精后形成网络结构,有利于聚合物在钻井液中成膜。
[0056] 其中,二环己基甲烷二异氰酸酯、聚丁二醇、二羟甲基丁酸、氨基硅烷偶联剂、环糊精的摩尔比为2:0.8:0.2:0.02:0.07,氨基硅烷偶联剂改性的蒙脱石与环糊精的质量比为0.3-0.7:1。
[0057] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述中和剂为KOH,中和剂与二羟甲基丁酸的摩尔比为1.1:1,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡酯,其用量为200ppm,所述环糊精为β-环糊精。
[0058] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0059] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0060] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0061] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0062] 超高温260摄氏度高温钻井液的制备方法,包括以下步骤:
[0063] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌17min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌4min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌12min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为10后,搅拌17min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.1g/cm3。
[0064] 实施例3
[0065] 超高温260摄氏度高温钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0066] 水70份、基础油40份、主乳化剂4份、辅乳化剂3份、抗高温增粘剂3份、抗高温降滤失剂3份;
[0067] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0068] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为10,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.2g/cm3;
[0069] 其中,所述抗高温降滤失剂为蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;
[0070] 所述抗高温降滤失剂的制备方法包括以下步骤:
[0071] 步骤一、蒙脱石的氨基化:将质量体积比为1:3g/L的蒙脱石和氨基硅烷偶联剂加入甲苯溶液中,于80℃下强烈搅拌4h,然后用30kHz超声波超声2h,超声结束后,过滤,洗涤,烘干,得到硅烷偶联剂改性的蒙脱石;
[0072] 步骤二、在氮气保护下,向反应器中加入二环己基甲烷二异氰酸酯(异氰酸酯基能与活泼氢反应,如羟基、氨基上的氢。异氰酸酯基的摩尔数较大,能不断地与具有活泼氢的物质反应)后,逐渐升温至65℃,之后滴加真空脱水后的聚丁二醇(异氰酸酯基与羟基反应)和催化剂,在80℃下反应60min,得到预聚体;
[0073] 步骤三、将预聚体降温至40℃后,向预聚体中加入二羟甲基丁酸(异氰酸酯基与羟基反应,并在聚合物链段上引入羧基),之后升温至80℃,继续反应3h,接着降温至30℃,在高速搅拌的同时,加入含中和剂的去离子水,中和剂的浓度为0.2mol/L,乳化30min,将羧基中和,引入亲水性基团,之后加入步骤一中制备的硅烷偶联剂改性的蒙脱石(异氰酸酯基与硅烷偶联剂上的氨基反应),接着升温至60℃,搅拌50min后,加入环糊精(异氰酸酯基与羟基反应),反应40min,之后将反应液在60℃下进行干燥,粉碎后,得蒙脱石增强聚氨酯/环糊精;引入环糊精后形成网络结构,有利于聚合物在钻井液中成膜。
[0074] 其中,二环己基甲烷二异氰酸酯、聚丁二醇、二羟甲基丁酸、氨基硅烷偶联剂、环糊精的摩尔比为2:0.8:0.2:0.03:1,氨基硅烷偶联剂改性的蒙脱石与环糊精的质量比为0.7:1。
[0075] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述中和剂为KOH,中和剂与二羟甲基丁酸的摩尔比为1.1:1,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡酯,其用量为300ppm,所述环糊精为γ-环糊精。
[0076] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0077] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0078] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0079] 所述的超高温260摄氏度高温钻井液中,氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0080] 超高温260摄氏度高温钻井液的制备方法,包括以下步骤:
[0081] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌20min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌5min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌15min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为10后,搅拌20min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.2g/cm3。
[0082] 对比例1
[0083] 一种钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0084] 水60份、基础油30份、主乳化剂3份、辅乳化剂1份、抗高温增粘剂1份、抗高温降滤失剂2份;
[0085] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0086] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为9,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.0g/cm3;
[0087] 其中,所述抗高温降滤失剂为AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物(申请号为201010131860.0AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法实施例1);
[0088] 所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0089] 所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0090] 所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0091] 氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0092] 钻井液的制备方法,包括以下步骤:
[0093] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌15min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌3min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌10min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为9后,搅拌15min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.0g/cm3。
[0094] 对比例2
[0095] 一种钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0096] 水65份、基础油35份、主乳化剂4份、辅乳化剂2份、抗高温增粘剂2份、抗高温降滤失剂3份;
[0097] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0098] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为10,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.1g/cm3;
[0099] 其中,所述抗高温降滤失剂为AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物(申请号为201010131860.0 AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法实施例1);
[0100] 所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0101] 所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0102] 所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0103] 氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0104] 钻井液的制备方法,包括以下步骤:
[0105] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌17min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌4min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌12min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为10后,搅拌17min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.1g/cm3。
[0106] 对比例3
[0107] 一种钻井液,包括以下重量分数的组分:
[0108] 水70份、基础油40份、主乳化剂4份、辅乳化剂3份、抗高温增粘剂3份、抗高温降滤失剂3份;
[0109] 还包括pH调节剂和密度调节剂;
[0110] pH调节剂和密度调节剂的用量设置为:采用pH调节剂配成质量分数为40%的水溶液能调节体系pH值为10,采用密度调节剂能调节体系的密度为2.2g/cm3;
[0111] 其中,所述抗高温降滤失剂为AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物(申请号为201010131860.0 AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法实施例1);
[0112] 所述基础油为5#白油,所述抗高温增粘剂由质量比为3:2的凹凸棒石粘土和海泡石混合后制得,所述pH调节剂为KOH,所述密度调节剂为重晶石。
[0113] 所述主乳化剂由质量比为1:2:3:2的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AE09在80℃下高速搅拌30min后制得。
[0114] 所述辅乳化剂由HLB值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和HLB值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯按质量比为1:2混合后制得。
[0115] 氨基硅烷偶联剂为KH-550。
[0116] 钻井液的制备方法,包括以下步骤:
[0117] 将抗高温增粘剂加入水中,高速搅拌20min后,加入辅乳化剂,高速搅拌5min,然后加入主乳化剂,高速搅拌5min,之后加入基础油,高速搅拌10min,接着加入抗高温降滤失剂,高速搅拌15min,再加入质量分数为40%的pH调节剂水溶液调节体系的pH值为10后,搅拌20min,最后在搅拌下加入密度调节剂调节体系的密度为2.2g/cm3。
[0118] 对比例4
[0119] 与实施例1不同的是,抗高温降滤失剂的重量分数为1.8份,其他均相同。
[0120] 对比例5
[0121] 与实施例3不同的是,抗高温降滤失剂的重量分数为3.2份,其他均相同。
[0122] 试验1
[0123] 采用XGRL-2型滚子加热炉对实施例1-3和对比例1-5中制备的钻井液进行热滚,测试该钻井液的基本性能。表1为实施例1-3和对比例1-5中制备的钻井液的性能评价结果。
[0124] 表1实施例1-3和对比例1-5中制备的钻井液的性能评价结果
[0125]
[0126] 测试温度:50℃HTHP:3.5MPa*180℃热滚时间:16h
[0127] 其中,AV:表观粘度;PV:塑性粘度;YP:动切力;YP/PV:动塑比;FLHTHP:高温高压滤失量;ES:破乳电压。
[0128] 由表1可知,实施例1-3中制备的钻井液经过热滚后流变性能较好,体系中各种材料发挥协同作用明显,动切力较对比例1-3中制备的钻井液高,因而具有独特的流变性特性,可以提供很强的悬浮能力,从而有效地控制密度调节剂的沉降,动塑比都较对比例1-3中制备的钻井液高,因而能够在高剪率下有效地破岩和在低剪率下有效地携带岩屑,经260℃高温热滚16h后高温高压滤失量都较对比例1-3中制备的钻井液低,因而抗高温能力强,破乳电压都较对比例1-3中制备的钻井液高,因而能保证体系的电稳定性。
[0129] 与实施例1中制备的钻井液相比,对比例4中制备的钻井液中抗高温降滤失剂的用量略减小后,动切力降低,流变性变差,动塑比降低,携带岩屑的能力降低,经260℃高温热滚16h后高温高压滤失量增加较多,抗高温能力变差,破乳电压降低,体系的电稳定性降低,说明抗高温降滤失剂的最小添加量为2份。
[0130] 与实施例3中制备的钻井液相比,对比例5中制备的钻井液中抗高温降滤失剂的用量略增加后,动切力降低,流变性变差,动塑比降低,携带岩屑的能力降低,经260℃高温热滚16h后高温高压滤失量略增加,抗高温能力略变差,破乳电压降低,体系的电稳定性降低,说明抗高温降滤失剂的最大添加量为3份,这样也能节约成本。
[0131] 试验2
[0132] 向实施例2中制备的钻井液中加入污染物后,测试该钻井液热滚后的基本性能。表2为实施例2中制备的钻井液的性能评价结果。
[0133] 表2实施例2中制备的钻井液的性能评价结果
[0134]
[0135] 测试温度:50℃HTHP:3.5MPa*180℃热滚时间:16h
[0136] 由表2可知,实施例2中制备的钻井液性能稳定,具有很好的抗污染能力,与未污染的体系相比,添加电解质后,体系的粘度、动切力变大,这是因为体系发生了盐侵和钙侵,使得体系中的颗粒絮凝程度增加,当发生盐侵或钙侵的体系经高温热滚后,其粘度、动切力和+ +滤失量均下降,这是因为聚氨酯上的亲水性链段部分水解,使得Na或Ca压缩双电层所降低的ξ电位得到补偿,能有效抑制颗粒间相互聚并的趋势。聚氨酯上疏水链段的疏水缔合作用,使得大分子线团存在较多的物理交联点,保护了体系中存在的细微粒,并限制了交联网络中自由水的流动,从而降低了体系的滤失量,聚氨酯上的疏水链段因疏水缔合作用自组装成纳米级的胶束,使得亲水性链段进入泥饼孔隙,疏水链段形成的纳米级胶束留在孔隙外而起堵孔作用,并形成致密的泥饼,降低了渗透率,提高了泥饼质量而降低了泥浆体系的滤失量。
[0137] 尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。