[发明专利]一种抗高温高密度合成基钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及一种在油气层勘探开发过程中用于钻井的流体及此流体中各种组分的配比。

背景技术

合成基钻井液是将酯、醚、聚α-烯烃、缩醛、线性α-烯烃、内烯烃、线性烷基苯和线性石蜡等合成材料应用于钻井液而得名。在合成基钻井液中，酯基钻井液用得最早，在国外Statfijord气田曾经用于10口定向井施工，效果好。这类酯基钻井液经环保部门检测后可允许直接排放入海。但酯基钻井液不抗污染、醚基钻井液稳定性差及抗污染能力差，因此发展了α-烯烃钻井液。

α-烯烃钻井液是目前使用最多的合成基钻井液。现场应用结果表明：α-烯烃钻井液能有效地提高机械钻速和井眼清洁能力，降低摩阻和扭矩，钻井液性能稳定，易于就地混合制取，易于维护，钻屑排出量明显比油基和酯基钻井液少。目前世界许多大石油公司均有自己的合成基钻井液。

现有合成基钻井液体系的抗温性差，体系的粘度和切力受温度的影响较大，温度略高则体系的粘度和切力降低明显，特别是动切力和低剪切速率下的粘度难以控制，不利于钻屑的悬浮携带，而且钻井液当量循环密度高容易引起井漏事故。另外现有的合成基钻井液密度低，而现在世界勘探开发的趋势正向深井和超深井发展，深井和超深井的地层压力系数高，地层温度高，这已经限制了现有合成基钻井液的应用范围。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种高密度下流变性好，悬浮携带能力强，热稳定性高，钻井液体系润滑性好的抗高温高密度合成基钻井液。

本发明的目的可通过如下技术方案来实现：

它由如下配比的原料构成：

基液        60～90体积份                CaCl₂水溶液  10～40体积份

主乳化剂    2～4体积份                  辅乳化剂      1～3体积份

润湿调节剂  1～5 体积份                 增粘剂       0.5～1.5体积份

抗温剂     1.5～3体积份                 降滤失剂     1.5～4体积份

有机土      2～4.5体积份                碱度调节剂    2～3体积份

加重剂      0～260重量份。

本发明的目的还可通过如下技术方案来实现：

基液是液化石油气经预处理后高压加氢的分馏工业品，是合成基钻井液的分散介质。水相为浓度为20%至30%的 CaCl₂水溶液，用来保持体系活度平衡。主乳化剂为聚氧乙烯醚类产品的混合物，用来稳定体系；辅乳化剂为季胺盐类产品和脂肪酰胺聚乙烯醚类产品的混合物，用来稳定体系；润湿调节剂为有机酸酰胺类产品和乙内酰胺类产品的混合物，用来润湿亲水性固相；增粘剂为丁苯橡胶和聚苯乙烯的合成产物，用于提高钻井液的粘度和切力，同时降低钻井液的滤失量；抗温剂为丙三醇类产品的混合物，用来提高钻井液体系的抗温性；降滤失剂为改性沥青类物质，用来降低合成基钻井液的滤失量；有机土是由蒙脱石类粘土矿物经过长碳链烷基季胺盐改性而得，用来提高粘度和切力，并起到一定的降滤失作用；碱度调节剂为氧化钙（CaO），即生石灰，用来调节体系的pH值以满足体系性能要求；加重剂是重晶石粉，用来加重钻井液，以平衡地层压力，加重剂的加入量视密度要求确定，可不加入，也可以加入，如果需要加入，按照上述技术方案的配比的原料，加重剂的加入量控制不超过260重量份，通常为55-260重量份。

本说明书所述的体积份以毫升计，相应的重量份以克计，或者体积份以升计，相应的重量份以公斤计。

1、本发明的合成基钻井液各试验样品性能的评价

将4个不同配比生产的合成基钻井液分别在200℃下老化16h，然后测定热滚后50℃下的流变性、API滤失量和180℃×3.5MPa下的高温高压滤失量以及电稳定性，结果见表1。

表1 合成基钻井液性能

由表1可知，高密度下，钻井液体系流变性好，利于钻屑的悬浮携带。钻井液滤失量低，其API滤失量<4mL，高温高压滤失量<10mL，电稳定性好，加重体系的破乳电压>1000V。体系的抗温性好，200℃下老化16h后，体系的流变性、API滤失量和高温高压滤失量都很稳定。高密度下，本发明的合成基钻井液体系润滑系数低，降低了压差卡钻风险。

2、各样品润滑性能评价