一種深水鉆井液的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鉆井液，具體涉及一種具有良好水合物抑制性能并適用于深水鉆 探的鉆井液。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著海洋油氣勘探開發比例不斷增加，深海油氣鉆探開發在能源發展中 顯得越來越重要。然而在深海油氣鉆探開發中，其作業環境惡劣，操作條件復雜，面臨諸多 復雜技術難題，包括鉆井過程中鉆井環境溫度低、鉆井液用量大、海底頁巖穩定性能差、井 眼清洗困難、鉆探獲得的氣體在鉆井液中形成水合物等問題，給鉆井、完井工作帶來嚴峻的 挑戰。
[0003] 鉆井流體是在旋轉鉆井中使用的循環流體，由于絕大多數使用的是液體，少量使 用氣體或泡沫，因此又稱"鉆井液"。鉆井液在鉆井工程中的主要功用是：清洗井底，攜帶巖 肩；冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱；形成泥餅，保護井壁；控制與平衡地層壓力；懸浮巖肩和加重 劑；在地面沉除巖肩；提供所鉆地層的有關資料；將水功率傳給鉆頭等。鉆井液及其工藝是 鉆井工程能否成功的關鍵因素。人們常常以"泥漿是鉆井的血液"來形象地說明鉆井液在 鉆井中的重要性。
[0004] 鉆井液作為鉆井過程中的重要組成部分，其性能直接關系到深水鉆井質量、鉆井 成本和鉆井周期，深水鉆井作業中的鉆井液必須滿足以下條件：①具有良好的頁巖穩定性， 能夠有效穩定弱膠結地層；②能夠有效抑制氣體水合物的產生；③在低溫條件下具有良好 的流變特性；④在大直徑井眼中具有良好的懸浮和清除鉆肩的能力；⑤能夠滿足環保要 求；⑥綜合成本低。
[0005] 目前，全球深水鉆井最活躍的地區如墨西哥灣、西非和巴西常用的鉆井液體系有 高鹽/木質素磺酸鹽鉆井液液體系、高鹽/PHPA(部分水解聚丙烯酰胺）聚合物加聚合醇 鉆井液、合成基鉆井液及油基鉆井液體系等。在以上鉆井液體系中，高鹽、聚合物處理劑雖 能夠較好地改善鉆井液在深水低溫地層的相關性能，但經濟成本較高，井控能力較弱；而油 基鉆井液使用成本高、不易分解，對環境有一定的影響，目前在深水油氣鉆探中已限制其使 用。
【發明內容】
[0006] 本發明針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題在于制備一種具有抑制 性能的深水鉆井液，該鉆井液能滿足深水油氣鉆探所需的各項技術要求，并且環境污染小、 原料成本低等特點。
[0007] 本發明是通過以下技術方案來實現上述技術目的：
[0008] 一種深水鉆井液，在基漿中添加處理劑而成；每IL基漿中處理劑的加入量為：Ig 黃原膠XCUO?20g羧甲基纖維素鈉 Na-CMC、20?30g磺化酚醛樹脂SMP-2、30?50g硅 酸鈉、IOg聚乙烯吡咯烷酮PVP-K90、15g高改性瀝青KAHM、50?IOOg氯化鈉、0. 5g十二烷 基苯磺酸鈉 DBS、0. 5?Ig石墨、0. 2?0. 5g多聚甲醛。
[0009] 在以上鉆井液中，所述基漿為IL海水（主要成分為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂等鹽 類，含鹽量為34. 4%。）中先加入0. 8?I. 2g純堿，再加入20?30g膨潤土，在室溫條件下 經24小時水化后形成基漿。
[0010] 另外，可以根據實際鉆井工況加入API級重晶石粉等密度調節劑調節密度，優選 密度范圍為I. 1?I. 2g/cm3。
[0011] 基漿形成后，在基漿中添加降濾失劑、防塌劑、泥頁巖水化膨脹抑制劑、水合物 生成抑制劑即得鉆井液。降濾失劑為黃原膠XC、羧甲基纖維素鈉 Na-CMC、磺化酚醛樹脂 SMP-2。防塌劑為硅酸鈉和高改性瀝青。泥頁巖水化膨脹抑制劑為羧甲基纖維素鈉、磺化 酚醛樹脂SMP-2和硅酸鈉。水合物生成抑制劑為羧甲基纖維素鈉、磺化酚醛樹脂SMP-2、 PVP-K90和氯化鈉。
[0012] 黃原膠XC作為降濾失劑，還具有增粘、降失水、抗鈣離子等作用；中高分子聚合物 Na-CMC (優選粘度1400?2000mPa，s、取代度0. 7?0. 8的Na-CMC)和SMP-2作為高效抗污 染降濾失劑，有較強的頁巖抑制性，能夠較好的改善鉆井地層的相關性能，并且能夠作為防 聚劑，較好的抑制鉆井液中水合物的形成；硅酸鈉能增加鉆井液的粘度，促使鉆井液膠凝， 阻止漏失，抑制頁巖水化膨脹；水合物動力學抑制劑PVP-K90具有用量小、抑制效果強等優 點，能很好的抑制鉆井液中水合物的生成；KAHM作為防塌劑，能改善泥餅質量、降低HTHP濾 失量、提高泥餅潤滑性；無機鹽氯化鈉在深水鉆井液中所起的主要作用為提高鉆井液的抗 凍性，其次為輔助抑制水合物的生成；DBS主要作為該鉆井液的消泡劑；石墨作為潤滑劑， 對鉆井液進行潤滑降阻；多聚甲醛作為殺菌劑，能抑制鉆井液中細菌的生長，防止聚合物發 酵分解，失去粘度及作用。
[0013] 本發明所使用的部分處理劑對深水鉆井具有多種功能，具有經濟成本低、易分解、 環境破壞小等特點，并且具有頁巖水化抑制與防塌作用強、流變性好、水合物抑制效果明 顯，滿足深水鉆井工況所需的各項要求，適用于深水鉆井作業。
【具體實施方式】
[0014] 為了更清楚的說明本發明的技術方案，下面結合具體實施案例對本發明做詳細具 體的說明。
[0015] 以下實施案例主要反映：（1)鉆井液的配制；(2)鉆井液在低溫環境中的常規性 能；（3)鉆井液的頁巖水化膨脹抑制性能；(4)鉆井液的水合物抑制性能。
[0016] 實施例1 :
[0017] 本實施例中采用2% (1#鉆井液）、2· 5% (2#鉆井液）、3% (3#鉆井液）的基漿， 所使用的鉆井液的制備方法如下（以下各實施例中均采用此鉆井液）：
[0018] 在室溫下，1#鉆井液按以下量稱量所需原料：3L海水（主要成分為氯化鈉、氯化 鉀、硫酸鎂等鹽類，含鹽量為34. 4%。），60g膨潤土，2. 4g純堿，3g黃原膠XC，30g Na-CMC (優 選粘度 1400 ?2000mPa .s、取代度 0· 7 ?0· 8)，60g SMP-2,90g 硅酸鈉、30g PVP-K90，，45g KAHM，150g 氯化鈉，I. 5g DBS，I. 5g 石墨、0. 6g 多聚甲醛。
[0019] 2#鉆井液按以下量稱量所需原料：3L海水（主要成分為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂等 鹽類，含鹽量為 34. 4%。），75g 膨潤土，3g 純堿，3g 黃原膠 XC，45g Na-CMC，75g SMP-2,，120g 硅酸鈉、30g PVP-K90,45g KAHM，225g 氯化鈉，1.5g DBS，2.25g 石墨、0.9g 多聚甲醛。
[0020] 3#鉆井液按以下量稱量所需原料：3L海水（主要成分為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂 等鹽類，含鹽量為34 4%。），90g膨潤土，3. 6g純堿，3g黃原膠XC，60g Na-CMC，90g SMP-2， 150g 硅酸鈉、30g PVP-K90，，45g KAHM，300g 氯化鈉，1.5g DBS，3g 石墨、1.5g 多聚甲醛。
[0021] 將攪拌轉速調至120rpm，向海水中先加入純堿，待全部溶解后緩慢加入膨潤土，充 分攪拌24小時得到基漿。然后在攪拌時依次緩慢加入黃原膠XC、Na-CMC、SMP-2、硅酸鈉、 PVP-K90、KAHM、氯化鈉、DBS、石墨、多聚甲醛。測量該鉆井液的密度，然后加入API級重晶石 粉調節密度至I. 1?I. 2g/cm3。
[0022] 實施例2 :
[0023] 根據國內外海洋鉆井實踐，深水鉆井時鉆井液的循環溫度一般控制在0?6°C范 圍內為宜。為檢驗該鉆井液在低溫下的特性，本實施例溫度選定在-6?6°C范圍內測定所 研制的3種鉆井液的常規性能，以評價該鉆井液在低溫條件下的性能。本實施例從所采用 的儀器有數顯液體密度計、旋轉粘度計、濾失量測定儀等。
[0024] 表1不同溫度下1#鉆井液常規性能
[0025]
【主權項】
1. 一種深水鉆井液，其特征在于，在基漿中添加處理劑而成；每IL基漿中處理劑的加 入量為：Ig黃原膠、10?20g羧甲基纖維素鈉、20?30g磺化酚醛樹脂SMP-2、30?50g硅 酸鈉、IOg聚乙烯吡咯烷酮PVP-K90、15g高改性瀝青KAHM、50?IOOg氯化鈉、0. 5g十二烷 基苯磺酸鈉、0. 5?Ig石墨、0. 2?0. 5g多聚甲醛。
2. 如權利要求1所述的深水鉆井液，其特征在于，所述基漿采用如下方法制備：在海水 中先加入純堿，再加入膨潤土，在室溫條件下經24小時水化后形成基漿；每IL海水中的加 入量為：純堿〇· 8?L 2g，膨潤土 20?30g。
3. 如權利要求1或2所述的深水鉆井液，其特征在于，所述羧甲基纖維素鈉的粘度為 1400 ?2000mPa · s，取代度為 0· 7 ?0· 8。
4. 如權利要求1或2所述的深水鉆井液，其特征在于，所述深水鉆井液還含有密度調節 劑，調節鉆井液的密度至I. 1?I. 2g/cm3。
【專利摘要】本發明公開一種深水鉆井液，其組成為：每1L的基漿中加入1g黃原膠XC、10～20g羧甲基纖維素鈉、20～30g磺化酚醛樹脂SMP-2、30～50g硅酸鈉、10g聚乙烯吡咯烷酮PVP-K90、15g高改性瀝青KAHM、50～100g氯化鈉、0.5g十二烷基苯磺酸鈉、0.5～1g石墨、0.2～0.5g多聚甲醛。本發明所述的鉆井液在低溫條件下特性穩定，流變性能好、巖屑攜帶能力強、泥頁巖水化膨脹抑制性和水合物生成抑制性能優越、經濟成本低、環境污染小，尤其適用于深水鉆進。
【IPC分類】C09K8-24
【公開號】CN104559969
【申請號】CN201410790593
【發明人】何勇, 梁德青, 唐翠萍, 徐永霞
【申請人】中國科學院廣州能源研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月17日