CN110218552A - 一种清洁型可回收钻井液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清洁型可回收钻井液，该清洁型可回收钻井液在不含加重材料的条件下，包括以下重量百分比的组分：土粉为2％‑3％、碱度调节剂为0.1％‑0.3％、提粘剂为1％‑3％、降失水剂为1％‑3％、固体润滑剂为2％‑3％、防塌抑制剂为3.0％‑10％、封堵剂为2％‑4％，余量为水。选用清洁型的低COD值、低BOD值的钻井液处理剂，并以此类钻井液处理剂为主处理剂复配出清洁型可回收钻井液体系；该钻井液体系抑制防塌和流变性好、抗高温、低COD值、低BOD5值、无毒性、环境友好，性能稳定不易腐败变质，有利于后期处理，并可多次回收利用。本发明还公开了一种清洁型可回收钻井液制备方法。

Description

一种清洁型可回收钻井液及其制备方法

技术领域

本发明属于石油天然气钻井用钻井液领域，尤其是一种清洁型可回收钻井液及其制备方法。

背景技术

随着国家新环境保护法的颁布与执行，以及地方与钻井相关的环保政策、法规的逐步完善与落实，现用的钻井液体系与环境保护的矛盾愈发突出。亟需研究出一种环境友好、满足井壁稳定技术要求、储层伤害率低、存储性能稳定重复利用率高的可回收钻井液体系。

目前常用水基钻井液体系多使用合成有机聚合物或生物聚合物作为主要处理剂，存在以下问题：钻井液体系COD值高，普遍为10000～30000mg/l，BOD 值为5000～10000mg/l，钻井液易腐败变质、降解产物成分复杂，造成钻井液回收利用率低；现场钻屑浸出液的COD、BOD值及TOC等指标高，存储及处理不当易造成环境污染；废钻井液处理难度大，有时需添加其它有机类处理剂造成二次污染。公开号为CN106318347A的发明，公开了一种硅酸盐-铝酸盐体系的防塌钻井液，该钻井液由原料膨润土基浆、提粘切剂、降滤失剂A、抗高温降滤失剂B、流型调节剂、有机抑制剂、无机盐、氢氧化钠、封堵剂、重晶石、硅酸盐、偏铝酸钠制成，通过低模数的硅酸盐和铝酸盐复配，在滤液从高pH值的环境向中性环境转换的过程中，二者生成硅酸凝胶和新物质硅铝酸盐沉淀来发挥化学固壁和物理封堵地层的作用，即在近井地带形成了无机矿物类的致密封堵层，显著降低了易坍塌地层的坍塌压力，并有效提高了承压能力，从而提高了钻井液的抑制防塌能力，更好地满足井壁稳定、安全钻进的需求，达到了抑制、封堵和化学固壁的目的；公开号为CN107312509A的发明，就提高水基钻井液在钻井过程中尤其是在页岩地层中稳定井壁的效果，并改善以往硅酸盐钻井液体系流变性难以调控、或以加入氯化钾等盐类处理剂以调节流变性却导致一定的环境影响、滤失量较高的问题，提供一种环保型多硅基强抑制钻井液，以利于进一步提高井壁稳定效果且对环境无污染。

上述两个技术方案中的钻井液抑制防塌性能虽好，但环保性能较常规水基钻井液有提高，用到了有机大分子类的提粘剂、降滤失剂、封堵剂等处理剂，这就不可避免的造成钻井液体系和钻屑的COD值、BOD5值偏高、腐败变质等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种清洁型可回收钻井液及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种清洁型可回收钻井液，在不含加重材料的条件下，包括以下重量百分比的组分：土粉为2％-3％、碱度调节剂为0.1％-0.3％、提粘剂为1％-3％、降失水剂为1％-3％、固体润滑剂为2％-3％、防塌抑制剂为3.0％-10％、封堵剂为2％-4％，余量为水。

进一步的，所述土粉为凹凸棒土或膨润土。

进一步的，碱度调节剂为碳酸钠或/和氢氧化钠。

进一步的，所述提粘剂为镁铝双金属氢氧化物。

进一步的，所述降失水剂为腈硅聚合物降滤失剂SO-1。

进一步的，所述固体润滑剂为对亲水性进行改性后的改性石墨。

进一步的，所述防塌抑制剂为硫酸钾、硅酸钾或铝盐络合物中的一种或多种。

进一步的，所述封堵剂为纳米SiO₂。

一种清洁型可回收钻井液的制备方法，包括以下步骤：

1)称取土粉和碱度调节剂，加入水中，充分搅拌，水化24-36h，得到土浆；

2)称取提粘剂，在搅拌条件下加入土浆中，充分搅拌40-60min，得到基浆；

3)称取降失水剂、固体润滑剂、防塌抑制剂和封堵剂，加入基浆，充分搅拌40-60min后，得到清洁型可回收钻井液。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种清洁型可回收钻井液及其制备方法，选用清洁型的低COD值、低BOD值的钻井液处理剂，并以此类钻井液处理剂为主处理剂复配出清洁型可回收钻井液体系；该钻井液体系抑制防塌和流变性好、抗高温、低COD值、低 BOD5值、无毒性、环境友好，性能稳定不易腐败变质，有利于后期处理，并可多次回收利用；应用在油田油井钻井现场结果显示，清洁型可回收钻井液满足油田油井优快钻井工程技术要求，能提高钻井效率，通过回收再利用降低钻井液综合使用成本。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

一种清洁型可回收钻井液，在不含加重材料的条件下，包括以下重量百分比的组分：3.0g凹凸棒土粉、0.1g Na₂CO₃、1.0g镁铝双金属氢氧化物、1g腈硅聚合物降滤失剂SO-1、2g改性石墨+3.0g K₂SiO₃、2g纳米SiO₂和88.9g水。

上述清洁型可回收钻井液的制备方法，包括如下步骤：

1)将2g凹凸棒土粉和0.1g碳酸钠在搅拌条件下加入88.9g水，充分搅拌，水化24小时，得到土浆；

2)将1g镁铝双金属氢氧化物在搅拌条件下加入土浆中，搅拌40min后得到基浆；

3)将1g腈硅聚合物降滤失剂SO-1、2g改性石墨、3g无机盐硫酸钾、2g 纳米SiO₂，在搅拌条件下加入基浆中，充分搅拌40min后得到清洁型可回收钻井液。

实施例2

一种清洁型可回收钻井液，在不含加重材料的条件下，包括以下组分：3.0g 膨润土粉、0.15g NaOH、1.5g镁铝双金属氢氧化物、1.5g腈硅聚合物降滤失剂SO-1、2.5g改性石墨、7.0g Na₂SiO₃·9H₂O、3g纳米SiO₂和81.35g水。

一种清洁型可回收钻井液的制备方法，包括如下步骤：

1)将3.0g膨润土粉和0.15g NaOH在搅拌条件下加入81.35g水，充分搅拌，水化30h，得到土浆；

2)将1.5g镁铝双金属氢氧化物在搅拌条件下加入土浆中，搅拌50min后得到基浆；

3)将1.5g腈硅聚合物降滤失剂SO-1、2.5g改性石墨、7.0g K₂SiO₃和3g 纳米SiO₂，在搅拌条件下加入基浆中，充分搅拌50min后得到清洁型可回收钻井液。

实施例3

一种清洁型可回收钻井液，在不含加重材料的条件下，包括以下组分：2.5g 膨润土粉、0.3g NaOH、3.0g镁铝双金属氢氧化物、3.0g腈硅聚合物降滤失剂SO-1、 3g改性石墨+10.0g铝盐络合物、4g纳米SiO₂和74.2g水。

上述清洁型可回收钻井液的制备方法，包括如下步骤：

1)将2.5g膨润土粉和0.3g NaOH在搅拌条件下加入74.2g水，充分搅拌，水化36h，得到土浆；

2)将3.0g镁铝双金属氢氧化物在搅拌条件下加入土浆中，搅拌60min后得到基浆；

3)将3.0g腈硅聚合物降滤失剂SO-1、3g改性石墨、10.0g铝盐络合物和4g 纳米SiO₂，在搅拌条件下加入基浆中，充分搅拌60min后得到清洁型可回收钻井液。

一、清洁型可回收钻井液的基本测试试验

测试1：实施例1-3清洁型可回收钻井液流变性和加重效果评价

将实施例1-3的清洁型可回收钻井液通过加重材料加重，加重后其密度分别为1.20g/cm³、1.40g/cm³和1.60g/cm³，流变性和加重稳定性效果结果见表1，表1中热滚温度为120℃，时间为16h，由表1可知，实施例1-3不同密度的清洁型可回收钻井液体系流变性稳定，密度可加重到1.60g/cm³，体系流变性能良好，静止72小时后无沉淀。

表1清洁型可回收钻井液体系的加重评价实验

测试2：实施例1-3清洁型可回收钻井液抑制性能评价

采粘土矿物含量大于85％的泥岩岩屑评价实施例1-3清洁型可回收钻井液的泥岩岩屑滚动回收率，结果见表2，由表2岩屑回收率实验数据可以看出，一次回收率达到91.06％-92.80％，二次回收率达到87.88％-90.24％，表明清洁型可回收钻井液体系抑制水化分散能力强。

表2清洁型可回收钻井液体系滚动回收率评价实验

测试3：实施例1清洁型可回收钻井液抗温性能评价

由表3中试验数据可以看出，130℃热滚后粘度损失率仍低于50％，当温度从 130℃升高至140℃，粘度降低率突然增至75％，表明该钻井液体系使用温度可达到130℃，完全满足气田水平井段抗温要求。

表3体系抗温实验

测试4：实施例1清洁型可回收钻井液储层保护评价

选用2块长庆油田油层岩心，评价实施例1清洁型可回收钻井液体系的储层保护性能。使用法国万奇公司生产的CFS700型多功能驱替仪进行岩心伤害评价，结果见表4，完成的2块油层岩心储层保护实验结果显示：清洁型可回收钻井液体系对油层岩心伤害率分别为11.99％和8.93％，平均伤害率为10.46％，属于低伤害范围，表明清洁型可回收钻井液体系油层保护性能优良。

表4清洁型可回收钻井液体系岩心实验数据

二、清洁型可回收钻井液环保性能测试

测试1：实施例2的清洁型可回收钻井液环保指标评价

由表5可以看出，清洁型可回收钻井液体系的COD值为1240mg/L，BOD5 值为110mg/L，BOD5/CODcr≥0.10，易降解，生物毒性EC50值为30000mg/L，为无毒，TOC值为1400mg/L。

表5清洁型可回收钻井液体系环境指标

测试2：实施例2的清洁型可回收钻井液体系降解实验

由表6可以看出，清洁型可回收钻井液的COD值、BOD5值、生物毒性EC50 值、失水以及流变性随着时间的增长而变化不大，说明清洁型可回收钻井液基本不降解，可回收重复使用。

表6清洁型可回收钻井液体系降解实验

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种清洁型可回收钻井液，其特征在于，在不含加重材料的条件下，包括以下重量百分比的组分：土粉为2％-3％、碱度调节剂为0.1％-0.3％、提粘剂为1％-3％、降失水剂为1％-3％、固体润滑剂为2％-3％、防塌抑制剂为3.0％-10％、封堵剂为2％-4％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，所述土粉为凹凸棒土或膨润土。

3.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，碱度调节剂为碳酸钠或/和氢氧化钠。

4.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，所述提粘剂为镁铝双金属氢氧化物。

5.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，所述降失水剂为腈硅聚合物降滤失剂SO-1。

6.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，所述固体润滑剂为对亲水性进行改性后的改性石墨。

7.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，所述防塌抑制剂为硫酸钾、硅酸钾或铝盐络合物中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的清洁型可回收钻井液，其特征在于，所述封堵剂为纳米SiO₂。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的清洁型可回收钻井液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)称取土粉和碱度调节剂，加入水中，充分搅拌，水化24-36h，得到土浆；

2)称取提粘剂，在搅拌条件下加入土浆中，充分搅拌40-60min，得到基浆；

3)称取降失水剂、固体润滑剂、防塌抑制剂和封堵剂，加入基浆，充分搅拌40-60min后，得到清洁型可回收钻井液。