[发明专利]一种高钙盐钻井液及制备方法

说明书

本发明公开了一种高钙盐钻井液及制备方法。钻井液包括按重量份数计的以下组分：水100重量份；粘土矿物1～5重量份；氧化钙0.3～2重量份；氢氧化钠0.5～1.5重量份；流型调节剂0.1～1重量份；抗钙降滤失剂1～4重量份；分散剂0.5～4重量份；磺化酚醛树脂2～6重量份；沥青类防塌剂1～4重量份；润滑剂1～6重量份；超细碳酸钙1～5重量份；氯化钙10～20重量份；加重剂0～300重量份。本发明的高钙钻井液具有较好的抗温、抗盐钙污染和抑制防塌能力，流变性、悬浮稳定性好，高温高压滤失量低，适用于含高钙盐水地层以及易塌地层的钻进施工。

技术领域

本发明涉及钻井领域，进一步地说，是涉及一种高钙盐钻井液及制备方法。

背景技术

在石油天然气的勘探开发中常钻遇盐膏层及盐水层，对钻井液性能影响较大，尤其是当钙、镁离子含量高的地层水侵入钻井液时，导致钻井液的流变性及滤失量等性能失去控制，不仅严重影响钻探作业的速度，还大大增加了工程的安全风险。

钙、镁等高价金属离子对钻井液性能的破坏主要是因为其对造浆土以及高分子聚合物类处理剂的有严重的影响。Ca²⁺可强烈吸附在粘土颗粒表面或进入晶层间进行离子交换，强烈压缩双电层，使表面电位下降、水化膜变薄，不仅导致粘土晶片发生面-面、端-端聚结而发生粘土颗粒絮凝；而且表面电位下降严重影响聚合物处理剂与粘土间的吸附，二者的增粘、捕集及物理堵塞等过程也受到影响，滤失量的控制变差。而且，高价的金属离子可使高分子聚合物长链产生卷曲，一些功能基团被包裹或者与高价离子作用，大大降低其在粘土表面的吸附能力从而失去作用，而且长链的卷曲会直接导致其在水基钻井液中粘度的大幅度降低，含有固相加重剂的钻井液易产生加重剂的沉降，使钻井施工发生复杂事故。同时钻井液所处的高温环境会强化Ca²⁺对聚合物类降滤失剂、增粘剂以及粘土颗粒的影响，导致钻井液性能进一步恶化。

国外公司研发的AQUA-DRILL高钙醇基钻井液，含5～10％CaCl₂、1～4％AQUA-COL聚乙二醇类处理剂，具有很强的页岩抑制性，在胜利油田雪古1井应用，但是在使用过程中逐渐暴露出抗高温性能不足、高浓度CaCl₂条件下滤失量难以控制、处理剂消耗量大等问题。近年来在新疆中1H井、中原桥90井等井应用了强抑制性高钙盐钻井液，但井温不高于120℃，Ca²⁺不高于4000mg/L。目前缺乏钙离子浓度更高条件下的具有较高抗温能力的钻井液体系。

发明内容

针对现有技术中钻井液抗钙能力不强和在高钙条件下抗温能力不足、高温高压滤失量难以控制等问题，本发明公开了一种高钙盐钻井液及其制备方法，钻井液中氯化钙含量可达20％，抗温可达135℃，钻井液中大量的钙离子使其具有很强的页岩抑制性，可有效解决泥页岩地层膨胀分散和垮塌问题，以及钻遇钙镁离子含量高的盐水地层时钻井液性能恶化的问题。

本发明的目的之一是提供过一种高钙盐钻井液。

包括按重量份数计的以下组分：

所述粘土矿物优选由钠膨润土和抗盐土组成，抗盐土可以是凹凸棒土或短纤维海泡石。抗盐土可提高粘土矿物在高钙盐下的造浆性能，钠膨润土有助于流变性调节和滤失量控制

所述氢氧化钠和氧化钙均可调节体系的pH值在8～10，其中氧化钙可起到一定的pH值缓冲作用。

所述流型调节剂是生物聚合物，可以优选黄原胶、高粘PAC；

所述加重剂可以优选重晶石、碳酸钙、铁矿粉或微锰粉；

沥青类防塌剂可以优选磺化沥青粉、乳化沥青；

所述润滑剂优选为改性油脂类极压润滑剂；

所述超细碳酸钙粒径优选在1000～2000目。