一种抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液

摘要

本发明公开了一种抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液，该钻井液有以下重量份的原料制成：⑴抗高温增粘剂，0.5~1份；⑵抗高温发泡剂，0.5~1份；⑶抗高温保护剂，0.2~0.3份；⑷抗高温降滤失剂，2~3份；⑸抗高温流型调节剂，0.6~1份；⑹纯碱，0.2~0.3份；⑺水，100份。其配制方法为：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压，机械搅拌的条件下以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌2-6小时。本发明具有优异的流变性能、较好的降滤失性能、较好的稳定性以及良好的抗高温能力，可应用于高温、低压易漏地层的钻井或完井施工中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液与完井液，特别涉及一种抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液。 

背景技术

随着油气资源消耗速度的增加和开采技术的发展，海洋范围内的油气勘探开发已经成为新的焦点。我国海洋石油资源大部分属于碎屑岩和古潜山碳酸盐，地层岩性为灰岩风化壳，连通性好，孔隙度高，属于低压、高孔隙度、高渗透率地层，使用常规钻井技术将导致钻井液大量漏失，严重污染油气层甚至造成井的报废。微泡沫钻井液体系具有密度低、携岩能力强、抑制性强、防漏堵漏能力强等优点，特别适合于这类地层的钻探开发。 

《钻井液与完井液》杂志2008年11月第25卷第6期刊登了一篇题为《抗高温海水微泡沫钻井液实验研究》的资料，介绍了一种利用海水配制的微泡沫钻井液，其配方为：3%预水化膨润土浆+0.2%碳酸钠+0.1%氢氧化钠+0.6%CMC-MV+0.3%XC+1%LNW+0.4%SDP-1+0.5%SDP-2+适量的加重TJ。《石油钻探技术》杂志2010年11月第38卷第6期刊登了一篇题为《微泡沫钻井液的稳定性研究与应用》的资料，介绍了一种微泡沫钻井液，其配方为：4%预水化膨润土浆+0.3%KPA+1.0%铵盐+2.0%YTF-1+0.1%FA367+2%DF-1。上述技术的不足是：1、体系中含有较大量的膨润土，需要预水化配浆，工艺复杂，等待时间长；2、大量膨润土的存在将导致泡沫的均匀性变差，稳定性下降；3、体系中含有的黏土等亚微米固相颗粒会对储层造成伤害，难以最大限度地保护和发现油气层。 

中国专利CN101148579A公布了一种抗高温可循环微泡沫钻井液或完井液技术，其抗温能力能够达到200℃。但是体系中含有1~2%的膨润土以及3-5%的抗盐粘土，仍然存在固相含量高以及需要预水化配浆的缺点。 

中国专利CN101643641B和中国专利CN101649192A分别公布了一种低固相含量和无固相含量的微泡沫钻井液配方，省去了膨润土预水化的过程，简化了配制工艺，增强了微泡沫的稳定性，保护油气层效果好。但是这两个专利中没有涉及抗高温微泡沫钻井液的构建，限制了其在高温地层的应用。 

《钻井液与完井液》杂志2012年5月第29卷第3期刊登了一篇题为《无固相微泡沫钻井液的研究及应用》的资料，介绍了一种无固相微泡沫钻井液钻井液体系。该钻井液体系不含土相，并具有较好的抑制性，克服了普通微泡沫钻井液固相侵入的问题，并在邵4-平1井进行了现场应用，效果良好。但是该无固相微泡沫钻井液体系抗温能力不高，只有100℃，限制了该体系在高温地层的应用。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液，能够应用于高温、低压、易漏地层，扩展微泡沫钻井液或完井液的应用范围。 

其技术方案是由以下重量份的成分制成： 

⑴ 抗高温增粘剂 SL-DT           0.5~1份，

⑵ 抗高温发泡剂 SL-DF           0.5~1份，

⑶ 抗高温保护剂 SL-DI            0.2~0.3份，

⑷ 抗高温降滤失剂 SL-JL          2~3份，

⑸ 抗高温流型调节剂 SL-DPR      0.6~1份，

⑹ 纯碱                          0.2~0.3份，

⑺ 水                            100份，

其中，抗高温增粘剂SL-DT为高粘羧甲基纤维素钠HV-CMC：高温增粘剂OCL-PTN=2~5：3~9的比例组合；抗高温发泡剂SL-DF为抗高温改性茶皂素ZY-GW；抗高温保护剂SL-DI为斯盘80：吐温80=1~2：2~4的比例组合；抗高温降滤失剂SL-JL为抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=5~7：2~6：1~3的比例组合；抗高温流型调节剂SL-DPR为有机硅腐殖酸钾；纯碱为碳酸钠；

配制方法：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压下，机械搅拌的条件下，以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌2-6小时。

优选的，抗高温增粘剂SL-DT为高粘羧甲基纤维素钠HV-CMC：高温增粘剂OCL-PTN=3：5的比例组合. 

优选的，上述的抗高温降滤失剂SL-JL为抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=5：3：1.5的比例组合。

优选的，上述的抗高温保护剂SL-DI为斯盘80：吐温80=1：3的比例组合。 

另外，上述的高粘羧甲基纤维素钠（HV-CMC）是淄博海澜化工有限公司的产品；抗高温改性茶皂素ZY-GW是杭州中野天然植物科技有限公司的产品；高温增粘剂OCL-PTN和抗高温降滤失剂OCL-JA是北京奥凯立科技发展股份公司的产品；褐煤树脂SPNH、磺甲基酚醛树脂SMP-II和有机硅腐殖酸钾是山东阳谷江北化工有限公司的产品；斯盘80、吐温80和碳酸钠是上海国药集团化学试剂有限公司的产品。 

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果： 

（1）、本发明的抗温能力强，能抗200℃，能够用于高温地层的钻探；

（2）、本发明不含有固相，对储层伤害小，对油气层保护效果好；

（3）、本发明流变性能优异，具有较强携岩能力，而且具有较强的稳定性，能够满足现场应用的需要；

（4）、本发明滤失量低，具有优异的防漏堵漏能力，适合用于低压易漏地层的钻探；

（5）、本发明配制方便快捷，不需要预水化处理膨润土浆，简化了现场施工工艺。

具体实施方式

   结合具体的实施方式对本发明作进一步说明： 

本发明提到的抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液的配制方法：

用于以下非限定性实施例的抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液如下制备，成分与比例，按照添加剂重量份含有：

⑴ 抗高温增粘剂 SL-DT           0.5~1份

⑵ 抗高温发泡剂 SL-DF           0.5~1份

⑶ 抗高温保护剂 SL-DI            0.2~0.3份

⑷ 抗高温降滤失剂 SL-JL          2~3份

⑸ 抗高温流型调节剂 SL-DPR      0.6~1份

⑹ 纯碱                          0.2~0.3份

⑺ 水                            100份

其中，抗高温增粘剂SL-DT为高粘羧甲基纤维素钠HV-CMC：高温增粘剂OCL-PTN=2~5：3~9的比例组合；抗高温发泡剂SL-DF为抗高温改性茶皂素ZY-GW；抗高温保护剂SL-DI为斯盘80：吐温80=1~2：2~4的比例组合；抗高温降滤失剂SL-JL为抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=5~7：2~6：1~3的比例组合；抗高温流型调节剂SL-DPR为有机硅腐殖酸钾；纯碱为碳酸钠；

配制方法：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压下，机械搅拌的条件下（600~1000转/min）以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌2-6小时，优选4小时。

  

本发明提到的抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液性能的检测方法：

抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液的检测使用Fann35A型粘度计在25℃条件下进行，依次测量600r/min，300 r/min，200 r/min，100 r/min，6 r/min，3 r/min的读数分别记为：Φ600，Φ300，Φ200，Φ100，Φ6，Φ3的读数，根据下列公式计算塑性粘度和动切力：

表观粘度（AV）= 1/2(Φ600)；

塑性粘度（PV）=Φ600–Φ300；

动切力（YP）=1/2(Φ300–PV)。

本发明提到的抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液滤失性能的检测方法： 

用手指堵住压滤器接头的小孔，将微泡沫钻井液倒入压滤器中，使液面高于杯内刻度线并距顶部距离为l厘米，放好O型密封圈，铺平滤纸，拧紧杯盖，然后将压滤器与三通接头连通，并把刻度量筒放在压滤仪流出口下面。迅速加压并计时，所加压力为0.7 MPa。压力源为氮气。当滤出时间到30分钟时，将滤失仪流出口上的残留液滴收集到量筒中，移去量筒，读取并记录所采集的滤液的体积(单位为mL)。

本发明提到的抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液稳定性的检测方法： 

以100份水为基液，加入所需的处理剂配制本发明所涉及的抗高温微泡沫钻井液，之后迅速将其倒入量筒中，开始计时，并观察析出50份液体所需要的时间，即为半衰期t_1/2。

本发明提到的抗高温无固相微泡沫钻井液或完井液抗高温性能的检测方法： 

将微泡沫钻井液倒入高温老化罐中，在200℃条件下老化16h，之后测试微泡沫钻井液的性能（流变性能、滤失性能以及半衰期）。

  

实施例1

⑴抗高温增粘剂SL-DT 0.5份，由HV-CMC：OCL-PTN=3:5的比例组成；⑵抗高温发泡剂 SL-DF 0.6份，为抗高温改性茶皂素ZY-GW；⑶抗高温保护剂 SL-DI 0.2份 斯盘80：吐温80=1:3的比例组成；⑷抗高温降滤失剂 SL-JL 2.3份，由抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=5：3：1.5的比例组成；⑸抗高温流型调节剂 SL-DPR，0.8份，为有机硅腐殖酸钾；⑹纯碱0.2份；⑺水100份。

配制方法：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压下，机械搅拌的条件下（600~1000转/min）以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌4小时，测试其流变性能、滤失性能以及半衰期。然后，将微泡沫钻井液倒入高温老化罐中，在200℃条件下老化16h，之后测试微泡沫钻井液的性能（流变性能、滤失性能以及半衰期）。 

  

实施例2

⑴抗高温增粘剂SL-DT 0.6份，由HV-CMC：OCL-PTN=5:9的比例组成；⑵抗高温发泡剂 SL-DF 0.8份，为抗高温改性茶皂素ZY-GW；⑶抗高温保护剂 SL-DI 0.2份 斯盘80：吐温80=2:4的比例组成；⑷抗高温降滤失剂 SL-JL 2.5份，由抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=6：5：2的比例组成；⑸抗高温流型调节剂 SL-DPR，0.7份，为有机硅腐殖酸钾；⑹纯碱0.3份；⑺水100份。

配制方法：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压下，机械搅拌的条件下（600~1000转/min）以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌4小时，测试其流变性能、滤失性能以及半衰期。然后，将微泡沫钻井液倒入高温老化罐中，在200℃条件下老化16h，之后测试微泡沫钻井液的性能（流变性能、滤失性能以及半衰期）。 

  

实施例3

⑴抗高温增粘剂SL-DT，0.5份，由HV-CMC：OCL-PTN=2:3的比例组成；⑵抗高温发泡剂，SL-DF 0.5份，为抗高温改性茶皂素ZY-GW；⑶抗高温保护剂，SL-DI 0.2份 斯盘80：吐温80=1:2的比例组成；⑷抗高温降滤失剂 SL-JL，2份，由抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=5：2：1的比例组成；⑸抗高温流型调节剂 SL-DPR，0.6份，为有机硅腐殖酸钾；⑹纯碱0.2份；⑺水100份。

配制方法：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压下，机械搅拌的条件下（600~1000转/min）以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌4小时，测试其流变性能、滤失性能以及半衰期。然后，将微泡沫钻井液倒入高温老化罐中，在200℃条件下老化16h，之后测试微泡沫钻井液的性能（流变性能、滤失性能以及半衰期）。 

  

实施例4

⑴抗高温增粘剂SL-DT，1份，由HV-CMC：OCL-PTN=5:9的比例组成；⑵抗高温发泡剂，SL-DF 1份，为抗高温改性茶皂素ZY-GW；⑶抗高温保护剂，SL-DI 0.3份 斯盘80：吐温80=1:4的比例组成；⑷抗高温降滤失剂 SL-JL，3份，由抗高温降滤失剂OCL-JA：褐煤树脂SPNH：磺甲基酚醛树脂SMP-II=7：6：3的比例组成；⑸抗高温流型调节剂 SL-DPR，1份，为有机硅腐殖酸钾；⑹纯碱，0.3份；⑺水，100份。

配制方法：上述组分⑴—⑹按其含量，在常温常压下，机械搅拌的条件下（600~1000转/min）以常规方式依次加入组分⑺中，全部加入后搅拌4小时，测试其流变性能、滤失性能以及半衰期。然后，将微泡沫钻井液倒入高温老化罐中，在200℃条件下老化16h，之后测试微泡沫钻井液的性能（流变性能、滤失性能以及半衰期）。 

  

实施例1~4所涉及的抗高温微泡沫钻井液或完井液的性能表征，如表1所示。

表1 抗高温微泡沫钻井液或完井液的性能表征（老化条件：200℃×16h） 

由表1的数据可知，本发明所涉及的抗高温微泡沫钻井液密度在0.65~0.91g/cm³之间可调，流变性能优异，粘度和切力保持在较好的水平上，能够满足钻井的需要；滤失量<9mL，说明本发明涉及的微泡沫钻井液具有优异的防漏堵漏能力，具有较强的抑制、防塌能力；半衰期都在8h以上，说明本发明涉及的微泡沫钻井液稳定性很好，能够满足现场应用的需要；200℃老化16小时之后，微泡沫钻井液的性能变化不大，说明其能抗200℃的高温。