環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應用。以重量份計，該環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，包括如下組份：氣制油80-90重量份、有機土DRGEL2-3重量份、主乳化劑DREM-13-4重量份、輔乳化劑DRCO-12-5重量份、降濾失劑DF012-5重量份、濃度20wt％的CaCl2水溶液10-20重量份、氧化鈣2-4重量份和重晶石。本發明的鉆井液能夠在滿足鉆井液的常規要求的同時，滿足陸地與海上的環境敏感區域深井超深井對鉆井液抗高溫和對環境友好的要求。
【專利說明】環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液及其制備方法與應用，屬于石 油開采【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 隨著常規油氣資源的不斷減少，石油勘探開發逐漸向更深的地層以及更遠的海洋 鉆進，因此，油井井深也越來越深。在深井、超深井的鉆探中，由于地溫梯度的存在，井眼越 深井筒內的溫度就會變得越高。我國西部油田超過7000m的超深井和東部油田超過5000m 的深井井底溫度就很可能超過200°C。在高溫條件下，水基鉆井液中的各種組分會發生降 解、發酵、增稠、失效等變化，從而使鉆井液性能發生劇變，嚴重時將導致鉆井作業無法正常 進行。油基鉆井液體系具有熱穩定性好，抗溫達230°C以上，密度達2. 2g/cm3以上；另外，油 基鉆井液對于鉆復雜地層，如水敏性強的地層、深井高溫高壓地層、巨厚鹽膏層方面，可以 大幅降低井下復雜事故率，提高機械鉆進速度。但是，由于油基鉆井液存在污染問題，在陸 地環境敏感區域和海上復雜地層的應用和推廣使用上受到了限制。
[0003] 氣制油合成基鉆井液作為一種具有環保特性的新型鉆井液體系，它既具有油基鉆 井液的性能特點，又對環境友好、無污染。與油基（柴油和低毒礦物油作為基礎油）鉆井液 相比，氣制油合成基鉆井液具有運動粘度低、鉆速快、對環境更加友好等優勢，并且具有油 基鉆井液的井壁穩定、潤滑性好和保護儲層等特點。
【發明內容】
[0004] 鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的是一種環保型抗高溫氣制油合成基 鉆井液及其制備方法與應用，能夠在滿足鉆井液的常規要求的同時，滿足陸地與海上的環 境敏感區域深井超深井對鉆井液抗高溫和對環境友好的要求。
[0005] 本發明的目的通過以下技術方案得以實現：
[0006] -種環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，以重量份計，包括如下組份：
[0007] 氣制油80-90重量份、有機土2-3重量份、主乳化劑3-4重量份、輔乳化劑2-5重 量份、降濾失劑2-5重量份、濃度20wt%的CaCl2水溶液10-20重量份、氧化鈣2-4重量份 和重晶石。
[0008] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述氣制油為一種不含芳香烴、無 熒光、可生物降解的環境友好型合成基礎油，在鉆井液體系中作為一個非極性的連續相，其 主要功用是防止鉆井液與地層間發生的極性反應；優選的，所述氣制油為殼牌公司生產的 Saralinel85V氣制油。
[0009] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述濃度20wt%的CaCl2水溶液為 鹽水相，用來調節鹽水的活度，使鉆井液所含的鹽水與地層水的活度相等，防止地層中的水 向鉆井液滲透或鉆井液中的水向地層滲透。
[0010] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述有機土為親油成膠體，其抗溫 達220°C，主要作用為增加鉆井液體系的粘切力，并起部分降濾失的作用；優選的，所述有 機土包括如下組分：
[0011] 提純鈉基膨潤土 10-20重量份； 十六院基二甲基氯化銨 1-3重量份； 雙十八烷基三甲基氯化銨 6-9重量份； ZLSH-600功能化大分子 1 -3重量份； 水 100重量份。
[0012] 根據具體實施方案，上述的有機土，以重量份計，包括如下原料：提純鈉基膨潤土 20重量份，十六烷基三甲基氯化銨3重量份，雙十八烷基三甲基氯化銨6重量份，ZLSH-600 功能化大分子2重量份，水100重量份。
[0013] 上述的有機土是通過下列方法制備得到的：
[0014] -次插層反應：
[0015] 將提純鈉基膨潤土和水放入不銹鋼捏合機中，在不斷攪拌下，加入十六烷基三甲 基氯化銨和雙十八烷基三甲基氯化銨，加熱升溫至90°c，反應2小時，得到有機土料液；
[0016] 將有機土料液注入板框式壓濾機中壓濾、去除水分，得到一次插層料；
[0017] 二次插層反應：
[0018] 將一次插層料和ZLSH-600功能化大分子室溫捏合反應30分鐘，得到二次插層 料；
[0019] 后期處理：
[0020] 將二次插層料放入干燥箱，在105°C干燥5小時，降至室溫，粉碎、過200目篩，得到 有機土。
[0021] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，優選的，所述有機土為中國石油集 團鉆井工程技術研究院生產的DRGEL型有機土，符合鉆井液用有機土 SY/T6615-2005技術 要求，其組分為上述具體實施方案中的有機土組分。
[0022] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，優選的，所述主乳化劑為有機酸與 有機胺進行酰胺化反應制備的弧狀梳型長鏈分子乳化劑；其抗溫達220°C，可在油水界面 上形成高強度的復合膜，從而保證在高溫下乳狀液穩定性良好；更優選的，所述主乳化劑為 中國石油集團鉆井工程技術研究院生產的DREM-1型乳化劑，符合鉆井液用抗高溫主乳化 劑評價標準 Q/SY ZJG0031-2012。
[0023] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，優選的，所述輔乳化劑為有機酸與 有機胺進行酰胺化反應制備的具有親水功能團的小鏈分子乳化劑；其抗溫達220°C，與主 乳化劑DREM-1協同作用，增強鉆井液體系的電穩定性，除此之外，可改變鉆井液體系中親 水固相的極性，抑制其沉降；更優選的，所述輔乳化劑為中國石油集團鉆井工程技術研究院 生產的DRC0-1型乳化劑，符合鉆井液用抗高溫輔乳化劑評價標準Q/SY ZJG0032-2012。
[0024]上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述降濾失劑是一種交連的苯乙烯 聚合物，抗溫達260°C，可膨脹變形形成致密、纖薄的泥餅，控制油相進一步流向地層，減小 濾失和儲層損害；優選的，所述降濾失劑為法國歐諾法公司生產的DF01型降濾失劑。
[0025] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述氧化鈣主要作用為控制鉆井液 體系的pH值，防止鉆具腐蝕和地層中酸性氣體對鉆井液污染。
[0026] 上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液中，所述重晶石起加重鉆井液的作用； 優選的，所述重晶石的用量根據終產品的密度需要確定，所述重晶石的主要成分為硫酸鋇， 密度為大于4. 2g/cm3。
[0027] 上述的重晶石的用量根據終產品的密度需要確定是指重晶石的加入量為使環保 型抗高溫氣制油合成基鉆井液的密度達到所需要達到的值。
[0028] 本發明還提供上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液的制備方法，包括如下步 驟：
[0029]向氣制油中加入主乳化劑（例如DREM-1)和輔乳化劑（例如DRC0-1)，高速攪拌 20min,得到第一混合液；
[0030] 向第一混合液中加入濃度20wt%的CaCl2水溶液，高速攪拌30min，得到第二混合 液；
[0031] 向第二混合液中加入有機土（例如DRGEL)，高速攪拌20min，得到第三混合液；
[0032] 向第三混合液中加入降濾失劑（例如DF01)和氧化鈣，高速攪拌30min，得到第四 混合液；
[0033] 向第四混合液中加入重晶石調整該混合液的密度至2.0-2. 3g/cm3,高速攪拌 40min，得到第五混合液；
[0034] 將第五混合液裝入老化罐中于220°C滾動老化16h，得到環保型抗高溫氣制油合 成基鉆井液。
[0035] 本發明還提供上述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液作為環保型抗高溫鉆井 液的應用。
[0036] 本發明所得的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，在220°C溫度下，最高密度可達 2. 3g/cm3,具有良好的高溫乳化劑穩定性，破乳電壓大于1000V，具有良好的流變性，切力大 于10Pa，具有良好的高溫高壓濾失性能，高溫高壓濾失量小于10ml。
[0037]本發明的突出效果為：
[0038] 本發明的鉆井液能夠在滿足鉆井液的常規要求的同時，滿足陸地與海上的環境敏 感區域深井超深井對鉆井液抗高溫和對環境友好的要求。
【具體實施方式】
[0039] 下面通過具體實施例對本發明的方法進行說明，以使本發明技術方案更易于理 解、掌握，但本發明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方 法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得。
[0040] 實施例1 :
[0041] 本實施例提供一種環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，以重量份計，包括如下組 份：
[0042] 氣制油80重量份、濃度20wt%的CaCl2水溶液20重量份、主乳化劑DREM-13重量 份、輔乳化劑DRC0-13重量份、有機土 DRGEL 2重量份、降濾失劑DF014重量份、氧化鈣2重 量份和重晶石215重量份。
[0043] 本實施例的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液是通過下列方法制備得到的：
[0044] 向氣制油中加入主乳化劑DREM-1和輔乳化劑DRC0-1，高速攪拌20min，得到第一 混合液；
[0045] 向第一混合液中加入濃度20wt%的CaCl2水溶液，高速攪拌30min，得到第二混合 液；
[0046] 向第二混合液中加入有機土 DRGEL，高速攪拌20min，得到第三混合液；
[0047] 向第三混合液中加入降濾失劑DF01和氧化鈣，高速攪拌30min，得到第四混合液；
[0048] 向第四混合液中加入重晶石調整該混合液的密度至2.Og/cm3,高速攪拌40min，得 到第五混合液；
[0049] 將第五混合液裝入老化罐中于220°C滾動老化16h，得到環保型抗高溫氣制油合 成基鉆井液。
[0050] 對所得的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液按照常規方法進行性能測試，結果如 表1所示：
[0051] 表 1
[0052]
【權利要求】
1. 一種環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其包括如下組分： 氣制油80-90重量份、有機土 2-3重量份、主乳化劑3-4重量份、輔乳化劑2-5重量份、 降濾失劑2-5重量份、濃度20wt%的CaCl2水溶液10-20重量份、氧化鈣2-4重量份和重晶 O
2. 根據權利要求1所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述氣制 油為殼牌公司生產的Saralinel85V氣制油。
3. 根據權利要求1所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述有機 土包括如下組分：
4. 根據權利要求3所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述有機 土為中國石油集團鉆井工程技術研究院生產的DRGEL型有機土。
5. 根據權利要求1所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述主乳 化劑為有機酸與有機胺進行酰胺化反應制備的弧狀梳型長鏈分子乳化劑；優選的，所述主 乳化劑為中國石油集團鉆井工程技術研究院生產的DREM-I型乳化劑。
6. 根據權利要求1所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述輔乳 化劑為有機酸與有機胺進行酰胺化反應制備的具有親水功能團的小鏈分子乳化劑；優選 的，所述輔乳化劑為中國石油集團鉆井工程技術研究院生產的DRCO-I型乳化劑。
7. 根據權利要求1所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述降濾 失劑為法國歐諾法公司生產的DFOl型降濾失劑。
8. 根據權利要求1所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液，其特征在于：所述重晶 石的用量根據氣制油合成基鉆井液的密度確定，所述重晶石的主要成分為硫酸鋇，密度為 大于 4. 2g/cm3。
9. 權利要求1-8任一項所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液的制備方法，包括如 下步驟： 向氣制油中加入主乳化劑和輔乳化劑，高速攪拌20min，得到第一混合液； 向第一混合液中加入濃度20wt %的CaCl2水溶液，高速攪拌30min，得到第二混合液； 向第二混合液中加入有機土，高速攪拌20min，得到第三混合液； 向第三混合液中加入降濾失劑和氧化鈣，高速攪拌30min，得到第四混合液； 向第四混合液中加入重晶石調整該混合液的密度至2. 0-2. 3g/cm3,高速攪拌40min，得 到第五混合液； 將第五混合液裝入老化罐中于220°C滾動老化16h，得到環保型抗高溫氣制油合成基 鉆井液。
10. 權利要求1-8任一項所述的環保型抗高溫氣制油合成基鉆井液作為環保型抗高溫 鉆井液的應用。
【文檔編號】C09K8/22GK104327811SQ201410478613
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】王茂功, 李英敏, 李爽, 李彥琴, 沈艷清, 張延麗, 鄭建龍, 王發云 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院