CN103710010A - 一种抗高温油基钻井液体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高温油基钻井液体系，由以下组分组成：0.5%～2%的有机土；1%～3%的主乳化剂；所述主乳化剂由以下组分组成：乳化剂A：长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂；乳化剂B：磺酸盐；乳化剂C：硬脂酸盐；乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比1.5～2.5:0.8～1.2:1；1%～3%的辅乳化剂；0.5%～1%的氧化钙；1%～3%的降滤失剂；4%～38%的加重剂；其余为基油和浓度为25wt%～35wt%的氯化钙盐水，二者体积之比为75:25～90:10。本发明抗高温油基钻井液体系有利于提高钻井液的抗温性、润滑性和抑制性，增强体系的悬浮稳定性和保证加重材料有良好的沉降稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别是涉及一种抗高温油基钻井液体系。
背景技术
早在20世纪70年代，国外就开始研制一系列高温油基钻井液，并成功应用。此后，油基钻井液得到了快速发展，并逐渐成为钻探高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和保护储层的重要手段。与发达国家相比，我国在油基钻井液体系研究和应用方面严重滞后，油基钻井液体系大多存在抗温性能差，维护处理困难，成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提出一种抗高温油基钻井液体系，以解决现有体系使用过程中存在的：悬浮稳定性和沉降稳定性较差；现场配制和维护工艺复杂；国外钻井液成本较高等缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种抗高温油基钻井液体系，由以下组分组成：
油基钻井液体系总体积0.5%～2%的有机土；
油基钻井液体系总体积1%～3%的主乳化剂；所述主乳化剂由以下组分组成：乳化剂A：长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂；乳化剂B：磺酸盐；乳化剂C：硬脂酸盐；乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比1.5～2.5:0.8～1.2:1；
优选地，所述乳化剂B选自石油磺酸铁、烷基芳基磺酸钠和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种。
优选地，所述乳化剂C选自硬脂酸聚氧乙烯酯或硬脂酸锌中的一种或两种。
油基钻井液体系总体积1%～3%的辅乳化剂；
油基钻井液体系总体积0.5%～1%的氧化钙；
油基钻井液体系总体积1%～3%的降滤失剂；
油基钻井液体系总体积4%～38%的加重剂；
其余为基油和浓度为25wt%～35wt%的氯化钙盐水，二者体积比为75:25～90:10。
如上所述的抗高温油基钻井液体系，优选地，所述基油为柴油、白油和合成基液中的一种。
如上所述的抗高温油基钻井液体系，优选地，所述有机土为是膨润土经过季铵盐类表面活性剂处理后形成的亲油粘土。更优选地，所述季铵盐为十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。
如上所述的抗高温油基钻井液体系，优选地，辅乳化剂用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1:1～3的重量配比混合制得。
如上所述的抗高温油基钻井液体系，优选地，所述降滤失剂选自有机褐煤、氧化沥青和乳化沥青中的一种或几种。
如上所述的抗高温油基钻井液体系，优选地，所述加重剂选自重晶石和石灰石中的一种或两种。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的抗高温油基钻井液体系包括基油和有机土、乳化剂、降滤失剂、氧化钙、盐水和加重剂，相对于水基泥浆，该钻井液体系具有很强的抑制性，可以稳定井壁，防止坍塌，对油气层特别是水敏地层有很好的保护性能，同时该钻井液具有很好的抗高温（180℃）性能和润滑性能，主要是为了应对泥页岩易坍塌地层、深井厚盐膏层和复杂地层等，适用于深井、大斜井钻探。本发明的抗高温油基钻井液体系有利于提高钻井液的抗温性、润滑性和抑制性，增强体系的悬浮稳定性和保证加重材料具有良好的沉降稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1主乳化剂的制备
乳化剂A的制备过程为：月桂醇先与环氧乙烷发生取代反应，反应摩尔比为1～3:1，反应条件为：100℃～150℃温度下反应2～5小时。反应产物进而加成聚合为醚，当加成上10～15个后，即得到乳化剂A。所制备的乳化剂A显现出较佳的乳化能力、润湿能力和生物降解能力。上述制备过程中的月桂醇也可替换为油醇、环己醇、硬脂醇。乳化剂B的制备过程为：石油磺酸铁、烷基苯磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠三种原料按2:1:1重量比例，在60℃下高速搅拌混合均匀，即得到乳化剂B，制得的乳化剂B是良好的油溶性乳化剂、分散剂。乳化剂C为硬脂酸锌，其具有很好的热稳定性。
将上述得到的乳化剂A、乳化剂B和乳化剂C按表1中的质量比进行加合反应，反应时间为2～8小时，反应温度为100～200℃，得到1#、2#、3#和4#主乳化剂。将主乳化剂分别加入到密度为1.8g/cm3油基钻井液中，在150℃下热滚16h，在65℃下对不同的主乳化剂进行性能评价，参数测试结果见表1。
表1主乳化剂的性能比较表
AV为表观粘度，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
PV为塑性粘度，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
YP为动切力，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
ES为破乳电压，参照GB/T161782-1997,用电稳定仪DWY测得。
从表1可知，将三种乳化剂A、B和C按质量比2:1:1合成后，粘度效应最低，破乳电压最高，形成了一种高效能的主乳化剂，能够在油基钻井液中能起到很好的乳化、润湿、分散作用。
实施例2抗高温油基钻井液体系制备及性能测试
以下百分比如未特殊说明均指体积百分比。
抗高温油基钻井液体系制备所用主乳化剂为实施例1中得到的4#主乳化剂。
（1）1m3体系1的配方为：
2%的有机土；1%的主乳化剂；2%的辅乳化剂；0.8%的氧化钙；3%的降滤失剂；4%的加重剂；87.2%柴油和浓度为25wt%的氯化钙盐水混合物，二者体积比为75:25。
有机土为是膨润土经过十二烷基三甲基溴化铵处理后形成的亲油粘土。辅乳化剂：选用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1:2比例混合均匀，即得到辅乳化剂，辅乳化剂能有效改变体系的润湿性。此外，辅乳化剂必须和主乳化剂配套使用效果更佳。辅乳化剂的作用为在体系中形成密堆复合膜，增强乳化效果。降滤失剂为有机褐煤。加重剂为石灰石。
（2）1m3体系2的配方为：
1%的有机土；3%的主乳化剂；1%的辅乳化剂；0.51%的氧化钙；2%的降滤失剂；7%的加重剂；83%柴油和浓度为35wt%的氯化钙盐水混合物，二者体积比为80:20。
有机土为是膨润土经过十二烷基二甲基苄基氯化铵处理后形成的亲油粘土。辅乳化剂：选用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1:1比例混合均匀，即得到辅乳化剂。降滤失剂为氧化沥青。加重剂为重晶石。
（3）1m3体系3的配方为：
1%的有机土；2%的主乳化剂；3%的辅乳化剂；0.5%的氧化钙；1%的降滤失剂；20%的加重剂；72.5%柴油和浓度为30wt%的氯化钙盐水混合物，二者体积比为4:1。
有机土为是膨润土经过十二烷基三甲基溴化铵处理后形成的亲油粘土。辅乳化剂：选用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1:2比例混合均匀，即得到辅乳化剂降滤失剂为乳化沥青。加重剂为重晶石。
（4）1m3体系4的配方为：
0.8%的有机土；1.5%的主乳化剂；2.2%的辅乳化剂；1%的氧化钙；3%的降滤失剂；30%的加重剂；60.5%白油和浓度为25wt%的氯化钙盐水混合物，二者体积比为5:1。
有机土为是膨润土经过十二烷基二甲基苄基氯化铵处理后形成的亲油粘土。辅乳化剂：选用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1:2比例混合均匀，即得到辅乳化剂降滤失剂为氧化沥青。加重剂为重晶石。
（5）1m3体系5的配方为：
0.5%的有机土；2.5%的主乳化剂；2.2%的辅乳化剂；1%的氧化钙；2%的降滤失剂；38%的加重剂；53.3%白油和浓度为35wt%的氯化钙盐水混合物，二者体积比为6:1。
有机土为是膨润土经过十二烷基三甲基溴化铵处理后形成的亲油粘土。辅乳化剂：选用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1:3比例混合均匀，即得到辅乳化剂。降滤失剂为乳化沥青。加重剂为重晶石。
按照体系1-5的配方，将各个组分高速搅拌1h以上，混合均匀获得抗高温油基钻井液体系1-抗高温油基钻井液体系5，并分别在180℃下热滚16h，进行性能参数测试，参数测试结果见表2。
表2体系1-5性能参数测试结果
备注：流变性测试温度为65℃±2℃，ES测试温度为50℃±2℃，HTHP测试温度为150℃±2℃。
G10〞/10ˊ参数为初切和终切，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
HTHP参数为高温高压滤失量，参照GB/T161782-1997,用GGS42型高温高压滤失仪测得。
从表2可知，4#主乳化剂适用于不同密度下的油基钻井液，具有良好的流变性、电稳定性、抗180℃高温的能力，整个体系性能稳定。
实施例3油基钻井液进行污染实验评价
向上述5个不同密度的抗高温油基钻井液体系中分别加入钻井液体系总体积25%的NaCl（浓度20wt%）盐水和钻井液总体积5%的膨润土，在180℃下热滚16h，在65℃下评价流变性、50℃下评价电稳定性、150℃下评价高温高压滤失量，具体结果见表3。
表3.抗高温油基钻井液体系污染实验性能参数表
备注：流变性测试温度为65℃±2℃，ES测试温度为50℃±2℃，HTHP测试温度为150℃±2℃。
从表3可知，经盐水污染后抗高温油基钻井液体系流变性、滤失量变化不大，只是破乳电压略有降低，可通过补充乳化剂的加量得到改善；经膨润土污染后，粘度、切力和破乳电压增大，滤失量变化不大，仍能满足性能要求。说明本发明的抗高温油基钻井液体系具有很有的抑制性和抗污染能力。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种抗高温油基钻井液体系，由以下组分组成：
油基钻井液体系总体积0.5%～2%的有机土；
油基钻井液体系总体积1%～3%的主乳化剂；所述主乳化剂由以下组分组成：乳化剂A：长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂；乳化剂B：磺酸盐；乳化剂C：硬脂酸盐；乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比1.5～2.5:0.8～1.2:1；
油基钻井液体系总体积1%～3%的辅乳化剂；
油基钻井液体系总体积0.5%～1%的氧化钙；
油基钻井液体系总体积1%～3%的降滤失剂；
油基钻井液体系总体积4%～38%的加重剂；
其余为基油和浓度为25wt%～35wt%的氯化钙盐水，二者体积比为75:25～90:10。
2.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液体系，其特征在于，所述乳化剂B选自石油磺酸铁、烷基芳基磺酸钠和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的抗高温油基钻井液体系，其特征在于，所述乳化剂C选自硬脂酸聚氧乙烯酯或硬脂酸锌中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液体系，其特征在于，所述基油为柴油、白油和合成基液中的一种。
5.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液体系，其特征在于，所述有机土为是膨润土经过季铵盐类表面活性剂处理后形成的亲油粘土。
6.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液体系，辅乳化剂用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1:1～3的重量配比混合制得。
7.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液体系，其特征在于，所述降滤失剂选自有机褐煤、氧化沥青和乳化沥青中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液体系，其特征在于，所述加重剂选自重晶石和石灰石中的一种或两种。
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