一種抗高溫高密度無固相甲酸鹽鉆井液體系的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鉆井液，具體是一種抗高溫高密度無固相鉆井液體系，屬于石油 鉆井技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著世界對石油資源的需求持續增加和常規易開采石油資源進一步被開發，石油 資源的勘探開發向高溫、高壓等高難度區域發展。
[0003]高密度鉆井液可以壓住地層，維護井壁穩定防止溢流、井噴等事故的發生，因此， 高密度鉆井液對于深部地層油氣藏的勘探開發有著十分重要意義。
[0004]高溫會使鉆井液發酵、增稠及失效，從而使鉆井液的性能發生劇變，并且不易調整 和控制，嚴重時將導致鉆井作業無法正常進行。使用含重晶石等加重材料的常規鉆井液在 高溫高壓井中作業時，加重材料易沉降、穩定性差，鉆井液維護難度較大；同時，常規高密度 鉆井液體系容易產生較高的壓力降，導致當量循環密度過高，存在壓漏地層的風險。
[0005]為保證鉆進過程中的壓穩要求，在高地層壓力的要求下，鉆井液必須具有很高的 密度，使得鉆井液中固相含量很高，鉆井液流變性和濾失性難以保證。同時，壓差卡鉆、井 漏、井噴等井下復雜情況的可能性也會增加。
[0006]綜上所述，傳統的抗高溫高密度鉆井液在高溫高壓鉆井作業中存在一定的弊端。 合格的高溫高壓井所應用的鉆井液需要具備以下性能：（1)抗高溫能力；（2)在高溫條件下 對粘土的水化分散具有較強的抑制能力。在有機聚合物處理劑中，陽離子聚合物就比帶有 羧鈉基的陰離子聚合物具有更強的抑制性；（3)良好的高溫流變性：在高溫下能否保證鉆 井液具有很好的流動性和攜帶、懸浮巖肩的能力至關重要；（4)良好的潤滑性：當固相含量 很高時，防止卡鉆尤為重要。
[0007]目前國內對傳統加重材料形成的高溫高密度鉆井液體系研究已較多，而以有機鹽 為加重材料的無固相鉆井液體系的研究還未系統開展。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種在高溫高密度條件下具有良好流變性、高穩定性、強抑 制性、良好儲層保護性能且低摩阻的無固相甲酸銫鉆井液體系。
[0009]本發明的技術方案如下：一種抗高溫高密度無固相甲酸鹽鉆井液體系，由以下質 量分數的組分制備：〇. 8~1. 1%增粘劑、0. 5~1. 0%降濾失劑、1~2%第一暫堵劑、1. 4~2. 2%第 二暫堵劑、〇. 4~0. 9%緩沖劑、0. 1~0. 4%抗氧化劑、45~87%加重劑，余量為海水，體系密度為 2. 0~2. 32. 3g/cm3;其中，增粘劑為聚合物類增粘劑，降濾失劑為聚陰離子纖維素，第一暫堵 劑為石墨，第二暫堵劑為碳酸鈣，緩沖劑為碳酸鉀和碳酸氫鉀，抗氧化劑為氧化鎂，加重劑 為甲酸銫和甲酸鉀；其制備方法如下：根據配方，稱量各組分，先在高速剪切攪拌器中，以 1000~2000rpm轉速，將甲酸鉀和甲酸銫混合攪拌lOmin，然后將轉速提高至5000~7000rpm， 每間隔5min依次緩慢加入增粘劑、降濾失劑、第一暫堵劑、緩沖劑、抗氧化劑、海水進行攪 拌，第二暫堵劑在最后3min內添加，整個制備過程保證在45min內加完所有組分并混合均 勻，即可。
[0010] 優選的，所述鉆井液體系由以下質量百分數的組分制備：〇. 99%增粘劑、0. 75%降 濾失劑、1. 24%石墨、1. 86%碳酸鈣、0. 37%碳酸鉀、0. 25%碳酸氫鉀、0. 25%氧化鎂、52. 5%甲 酸銫、12. 6%甲酸鉀、海水為余量組成，密度為2. 3g/cm3;制備方法如下：根據配方，稱量各 組分，先在高速剪切攪拌器中，以1500rpm轉速，將甲酸鉀和甲酸銫混合攪拌lOmin，然后將 轉速提高至6000rpm，每間隔5min依次緩慢加入增粘劑、降濾失劑、石墨、碳酸鉀、碳酸氫 鉀、氧化鎂、海水，碳酸鈣在最后3min內添加，整個制備過程保證在45min內加完所有組分 并混合均勻，即可。
[0011] 按本發明技術方案，優選的鉆井液配方如下：每350mL密度為2. 3g/cm3的所述鉆 井液體系由以下重量份的組分制備：735g甲酸銫、102. 6g甲酸鉀、3g碳酸鉀、2g碳酸氫鉀、 8g增粘劑、6g降濾失劑、2g氧化鎂、10g石墨、15g碳酸|丐，余量為海水。優選的，本發明技 術方案中，所述緩沖劑由碳酸鉀和碳酸氫鉀按質量比1~2:1組成。
[0012] 優選的，本發明技術方案中，所述增粘劑為聚合物類增粘劑Dristemp。
[0013] 優選的，本發明技術方案中，所述降濾失劑為超低粘度聚陰離子纖維素 AntisolFL-10〇
[0014] 優選的，本發明技術方案中，所述碳酸鈣由BARACARB5、BARACARB25、BARACARB50 三種粒徑的碳酸鈣按照質量比1:1:1組成。
[0015] 優選的，本發明技術方案中，所述制備過程中，組分混合過程的體系溫度不高于 66°C，當組分混合過程的體系溫度大于45°C，用水浴冷卻。
[0016] 本發明技術方案中主要組分的作用及本發明相對于現有技術的有益效果如下： (1) 本發明以甲酸銫為加重劑，甲酸銫是一種外觀如水狀的液體，易溶于水，具有相當 寬的密度范圍，所有常用的加重材料都與甲酸鹽鹽水相容，甲酸銫溶解后具有較高的密度 和較低的結晶溫度，即使在密度高達2. 4g/cm3的情況下也可完全保持甲酸銫鹽水的各種 物理和化學性能； (2) 本發明以石墨作為第一種暫堵劑，由于石墨具有潤滑性，鉆井時可降低扭矩和拉 力，且不會影響鉆井液的流變性能；以三種不同粒徑的碳酸鈣作為第二暫堵劑可用于提高 鉆井液的密度，起架橋作用，控制濾失量； (3) 本發明以碳酸鉀以及碳酸氫鉀為緩沖劑，可把體系pH值控制在堿性范圍內，防止 酸和酸性氣體侵入鹽水時造成pH值波動過大；增粘劑選擇聚合物類增粘劑，可同時具有降 濾失的效果；以氧化鎂作為抗氧化劑，加入氧化鎂后能大幅度提高鉆井液的穩定性； (4) 本發明的鉆井液體系在高溫高密度條件下具有良好流變性、高穩定性、強抑制性、 良好儲層保護性能、低摩阻，并且銫可降解，對環境無危害，可抗200°C高溫，密度可高達 2. 3g/cm3〇
【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例對本發明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發明，并 不限制本發明的范圍。
[0018] 實施例1按表1的配方制備一種密度2. 30g/cm3的抗高溫高密度無固相甲酸鹽 鉆井液體系并進行其性能測試。
[0019]表1
1、室內配制程序 (1) 根據以上確定配方，稱量各種處理劑；每次配制量為4*350ml或8*350ml; (2) 制備時，先在高速剪切攪拌器中，以1500rpm轉速，將甲酸鉀和甲酸銫混合攪拌 lOmin，然后將轉速提高至6000rpm，每間隔5min依次緩慢加入增粘劑、降濾失劑、石墨、碳 酸鉀、碳酸氫鉀、氧化鎂、海水，碳酸鈣在最后3min內添加，整個制備過程保證在45min內加 完所有組分并混合均勻，即得； (3) 混合時溫度不得超過66°C，若混合時溫度超過45°C，用水浴冷卻；