一种稠油沥青层钻进用钻井液及其制备方法.pdf

本发明公开了一种稠油沥青层钻进用钻井液及其制备方法。所述钻井液的原料配比按以下重量份计算：水100份，膨润土1～5份，氢氧化钠0.2～0.5份，纯碱0.2～0.5份，氯化钠12～15份，低粘派克0.5～0.8份，褐煤树脂3～5份，酚醛树脂3～5份，多孔吸附介质1～3份，黄原胶0.1～0.3份，水包油型乳化剂0.2～0.8份，柴油0.2～0.8份，余量为调节钻井液密度的加重剂。本发明能够有效、可靠地保证稠油沥青层的顺利钻进，并能够在钻进的同时将部分稠油沥青带出井筒、并分离出钻井液体系，进而极大的提高了稠油沥青层的钻进效率，配浆成本低、可靠性高、经济性好、实用性强、性价比高。

1.一种稠油沥青层钻进用钻井液，其特征在于，所述钻井液的原料配比按以下重量份计算：水100份，膨润土1～5份，氢氧化钠0.2～0.5份，纯碱0.2～0.5份，氯化钠12～15份，低粘派克0.5～0.8份，褐煤树脂3～5份，酚醛树脂3～5份，多孔吸附介质1～3份，黄原胶0.1～0.3份，水包油型乳化剂0.2～0.8份，柴油0.2～0.8份，余量为调节钻井液密度的加重剂。 2.根据权利要求1所述稠油沥青层钻进用钻井液，其特征在于，所述钻井液的密度至少为1.2g/cm。 3.根据权利要求1所述稠油沥青层钻进用钻井液，其特征在于，所述加重剂为重晶石。 4.一种权利要求1所述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，包括下列步骤：步骤1.将氢氧化钠和纯碱加入水中，进行搅拌混合；加入膨润土，进行搅拌混合；静置；步骤2.搅拌静置液，在搅拌状态下，加入酚醛树脂，搅拌混合；接着在搅拌状态下，加入褐煤树脂，搅拌混合；加入低粘派克，接着在搅拌状态下加入黄原胶，搅拌至少1小时；步骤3.在步骤2的混合液中加入水包油型乳化剂，搅拌混合；加入柴油，搅拌至少5小时；步骤4.在步骤3的混合液中加入氯化钠，搅拌至少1小时；步骤5.在搅拌状态下，在步骤4的混合液中加入多孔吸附介质，搅拌至少1小时；步骤6.在步骤5的混合液中加入加重剂进行浓度调节，得钻井所需钻井液。 5.根据权利要求4所述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，其特征在于，步骤1中，膨润土加入后的搅拌混合为高速搅拌，搅拌时间至少为20分钟。 6.根据权利要求4或5所述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，其特征在于，步骤1中，膨润土加入搅拌混合后的静置时间至少为16小时。

技术领域

本发明涉及钻井液，具体是一种稠油沥青层钻进用钻井液，以及该钻井液的制备方法。

背景技术

由于地层环境复杂，在油气井的钻进过程中，经常会钻遇稠油沥青层。目前，对于稠油沥青层钻进所用的钻井液均为油基钻井液，油基钻井液所具有的良好润滑性能够使沥青层的沥青溶解进入油基钻井液的体系内，其对油基钻井液的影响很小。然而，油基钻井液的配浆成本很高，这使得油气井的钻进成本大幅增高；而且，在油气井的钻进过程中，遇到的井漏现象(在钻进中遇到井漏是较普遍现象)会导致油气井钻进的成本进一步大幅增高；此外，油基钻井液对环境的友好性差，不够环保。

水基钻井液相较油基钻井液而言，其配浆简单、配浆成本低、环保性好。若采用水基钻井液对油气井的稠油沥青层进行钻进时，沥青本身所具有的高粘稠性和高胶质性使其表面呈亲油性，进而无法与水基钻井液相溶，也就无法使水基钻井液发挥其相应的功能、作用；同时，在高温下流动性能良好的软沥青对温度非常敏感，当井下高温高压状态下的稠油沥青混合物由于压力失衡而侵入水基钻井液时，由于其表面性质的改变会部分侵入水基钻井液的体系，引起水基钻井液中的亲油相增加，内摩擦力加剧，水基钻井液混合侵入的稠油沥青循环至地面时，由于地面温度的下降，对温度非常敏感的高粘稠性沥青会引起水基钻井液的结构加强、粘切剧增、流动性能变差，进而增加整个水基钻井液体系的流动阻力，随着侵入水基钻井液稠油沥青的含量增加，水基钻井液的密度会下降，逐步丧失流动性，对水基钻井液的体系造成不可逆反的破坏。因而，现有的水基钻井液无法适应、匹配于油气井钻遇的稠油沥青层。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述稠油沥青层的特殊性以及上述现有钻井液的不足，提供一种配浆成本低、环保性好、能够使沥青可靠溶入的稠油沥青层钻进用钻井液，以及该钻井液的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种稠油沥青层钻进用钻井液，所述钻井液的原料配比按以下重量份计算：

余量为调节钻井液密度的加重剂。

所述钻井液的密度至少为1.2g/cm3。

所述加重剂为重晶石。

上述稠油沥青层钻进用钻井液的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将氢氧化钠和纯碱加入水中，进行搅拌混合；加入膨润土，进行搅拌混合；静置；

步骤2.搅拌静置液，在搅拌状态下，加入酚醛树脂，搅拌混合；接着在搅拌状态下，加入褐煤树脂，搅拌混合；加入低粘派克，接着在搅拌状态下加入黄原胶，搅拌至少1小时；

步骤3.在步骤2的混合液中加入水包油型乳化剂，搅拌混合；加入柴油，搅拌至少5小时；

步骤4.在步骤3的混合液中加入氯化钠，搅拌至少1小时；

步骤5.在搅拌状态下，在步骤4的混合液中加入多孔吸附介质，搅拌至少1小时；

步骤6.在步骤5的混合液中加入加重剂进行浓度调节，得钻井所需钻井液。

步骤1中，膨润土加入后的搅拌混合为高速搅拌，搅拌时间至少为20分钟。

步骤1中，膨润土加入搅拌混合后的静置时间至少为16小时。

本发明的有益效果是：上述钻井液为水基钻井液，其具有配浆成本低和环保性好的特点，同时，它兼具油基钻井液的高润滑性能，能够使沥青有效、可靠地溶入，它具有如下三点具体的功能特性：

1.利用欠饱和盐水体系提高整个钻井液体系的抗稠油沥青的污染能力；并且以氯化钠的加入来提高钻井液体系的液相密度，减少加重剂-重晶石的加入量，进而提高整个钻井液体系的固相容纳空间；

2.利用多孔吸附介质对稠油沥青形成部分吸附，有利于后序沥青从钻井液体系中的分离操作，进而达到降低稠油沥青污染的目的；

3.通过水包油型乳化剂及柴油的加入，进一步改善侵入钻井液体系的稠油沥青的表面性质，部分降低了内摩擦力，减缓了稠油沥青侵入对钻井液性能的影响；

综上所述，本发明专门针对稠油沥青层的特殊性而开发，其能够有效、可靠地保证稠油沥青层的顺利钻进，并能够在钻进的同时将部分稠油沥青带出井筒、并分离出钻井液体系，进而极大的提高了稠油沥青层的钻进效率，可靠性高、经济性好、实用性强、性价比高。

具体实施方式

本发明为油气井稠油沥青层钻进作业用的钻井液，现以列表的形式结合多个实施例对本发明的内容作进一步说明，本发明各实施例的原料配比见表1所示。

表1 本发明四个优选实施例的原料配比数据表(单位：重量份)

原料组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 水 100 100 100 100 膨润土 3 2 5 4 氢氧化钠 0.2 0.3 0.4 0.5 纯碱 0.4 0.5 0.2 0.3 氯化钠 14 12 15 13 低粘派克 0.6 0.8 0.5 0.7 褐煤树脂 4 4 5 3 酚醛树脂 5 4 4 3 多孔吸附介质 1.5 3 2 2.5 黄原胶 0.2 0.15 0.25 0.3 水包油型乳化剂 0.3 0.5 0.8 0.7 柴油 0.3 0.5 0.8 0.7 加重剂 适量 适量 适量 适量 钻井液浓度(单位：g/cm3) 1.4 1.2 2 1.8

在上表各实施例中，加重剂为重晶石，其加入目的是调节整个钻井液体系的密度，因而，应根据要求的钻井液密度适量加入，具体加入量和常规钻井液的加入无异。

上表中的水包油型乳化剂为Emulsfier。

上述各实施例的钻井液的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将氢氧化钠和纯碱加入水中，加入完毕后，进行搅拌混合，搅拌时间至少为5分钟(例如5分钟、8分钟或10分钟等)；加入膨润土，加入完毕后，进行高速状态的搅拌混合，搅拌时间为20分钟(例如20分钟、25分钟或30分钟等)；静置，静置时间至少为16小时(例如16小时、18小时或20小时等)；

步骤2.静置完毕后，搅拌静置液，在搅拌状态下，缓慢加入酚醛树脂，搅拌混合，搅拌时间至少为5分钟(例如5分钟、8分钟或10分钟等)；接着在搅拌状态下，缓慢加入褐煤树脂，搅拌混合，搅拌时间至少为5分钟(例如5分钟、8分钟或10分钟等)；加入低粘派克，接着在搅拌状态下缓慢加入黄原胶，搅拌至少1小时(例如1小时、1.2小时或1.5小时等)；

步骤3.在步骤2的混合液中加入水包油型乳化剂，搅拌混合，搅拌时间至少为5分钟(例如5分钟、8分钟或10分钟等)；加入柴油，搅拌至少5小时(例如5小时、6小时或7小时等)；

步骤4.在步骤3的混合液中加入氯化钠，搅拌至少1小时(例如1小时、1.2小时或1.5小时等)；

步骤5.在搅拌状态下，在步骤4的混合液中加入多孔吸附介质，搅拌至少1小时(例如1小时、1.2小时或1.5小时等)；

步骤6.在步骤5的混合液中加入加重剂进行浓度调节，得钻井所需钻井液。

本发明配制所得钻井液进行了多次室内试验，以分析地层稠油沥青对钻井液性能影响，具体试验情况说明如下：

将所配制钻井液的密度加重至1.40g/cm3，在钻井液中分别加入不同量的稠油软沥青(实验样品为振动筛返出的稠油软沥青)，经老化后加热至75℃，然后测定所加沥青对钻井液性能的影响，所测得数据见表2所示。

表2 稠油沥青对本发明所配制钻井液的污染实验测定数据

通过表2的实验数据可以清楚表明：在本发明所配制的钻井液中加入不同含量的地层稠油沥青后，钻井液体系起初的性能变化很大，粘切增加显著，失水量略有降低；随着稠油沥青加入量的增加，钻井液体系密度的变化不大；当钻井液体系中的稠油沥青含量达3％时，依然能够保持较好的钻井液性能。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。