專利名稱：一種鉆井液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液及其制備方法。具體說，涉及一種包含凝膠類聚合物的鉆 井液及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨鉆井技術(shù)的發(fā)展，油基鉆井液、合成基鉆井液、無固相鉆井液等使用的越來越 多，而水基鉆井液由于其用途廣、成本低、維護(hù)容易等因素，實(shí)際應(yīng)用中仍然占據(jù)著主導(dǎo)地 位。水基鉆井液體系中，膨潤(rùn)土是基礎(chǔ)配漿材料，鉆井液中加入的各種處理劑，通過吸附在 粘土表面拆散或絮凝粘土膠粒，從而保持鉆井液合適的流變性、造壁性、潤(rùn)滑性和抑制性。 總之各種處理劑應(yīng)用的主要目的就是使膨潤(rùn)土顆粒維持好的粒度和級(jí)配，從而使鉆井液保 持好的性能。但在實(shí)際鉆井過程中，鉆井液接觸到的是地層粘土礦物，由于地層粘土與膨 潤(rùn)土礦物結(jié)構(gòu)相同或相近，使得鉆井液體系穩(wěn)定性和井眼穩(wěn)定性之間存在著不可調(diào)和的矛 盾，有利于鉆井液體系穩(wěn)定的處理劑不利于穩(wěn)定井壁，有利于井眼穩(wěn)定的處理劑不利于鉆 井液性能穩(wěn)定。無固相鉆井液體系中沒有粘土，是通過添加的聚合物來維持鉆井液中的粘度和切 力，可以從根本上避免上述矛盾，經(jīng)常被用到強(qiáng)水敏性地層的鉆進(jìn)中，可以防止鉆頭泥包、 提高機(jī)械鉆速，保護(hù)油氣層等。常規(guī)無固相鉆井液提粘提切方面主要以黃原膠為主，黃原 膠具有較好的抗剪切能力和良好的懸浮性，可以在各種深度的井中廣泛應(yīng)用，但黃原膠價(jià) 格昂貴，特別在深井鉆井時(shí)，每天需要很大量來維護(hù)泥漿粘切，極大地提高了泥漿成本；另 外無固相鉆井液降失水方面主要依靠超細(xì)碳酸鈣形成泥餅，配合淀粉類物質(zhì)填充來共同控 制，這三種物質(zhì)保持一定的比例，聯(lián)合作用效果實(shí)際上與膨潤(rùn)土作用效果類似。在鉆井過程 中，聚合物、淀粉和超細(xì)碳酸鈣會(huì)產(chǎn)生消耗，需要對(duì)三種處理劑的加量進(jìn)行維護(hù)，保持其比 例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人通過大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，用凝膠類聚合物代替膨潤(rùn)土制備鉆井液，由 于凝膠類聚合物具有一定的可變形性和粘性，不是通過吸附在膨潤(rùn)土表面改善泥漿性能， 而是直接參與形成低滲透性泥餅，降低鉆井液失水和封堵微裂隙，提高穩(wěn)定井壁能力，從根 本上解決了鉆井液體系穩(wěn)定性和井眼穩(wěn)定性之間的矛盾；另外該鉆井液采用凝膠類聚合物 作為主處理劑，不需要與其他處理劑作用，維護(hù)時(shí)不需要考慮配比等問題，維護(hù)處理簡(jiǎn)單。本發(fā)明的目的是提供了上述的一種鉆井液，其包含有以下組分水，100重量份; 凝膠類聚合物，0. 5 1重量份，優(yōu)選0. 2 0. 5重量份；所述的凝膠類聚合物是由聚合物 交聯(lián)所得到的凝膠狀物質(zhì)。本發(fā)明所述的凝膠類聚合物是由聚合物交聯(lián)所得到的凝膠狀物質(zhì)，該類聚合物是 一種具有多種幾何形狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子，有一定粘彈性，通過在水中吸水自由分散成納 米級(jí)別，依靠分子間的靜電斥力使它維持一定的粘度和切力，不管濃度多高都沒有拉絲現(xiàn)象。凝膠類聚合物包括吸水樹脂、水性聚氨酯、凝膠土等，較好的為吸水樹脂。本發(fā)明的鉆井液，還可以包括其它的處理劑例如抗溫劑、抗鹽劑等，以水為100 重量份計(jì)，抗溫劑為O 10重量份；抗鹽劑為0 5重量份，所述的抗溫劑為褐煤樹脂、酚 醛樹脂或磺化褐煤等，所述的抗鹽劑為黃原膠或羥乙基纖維素等。鉆井過程中可以根據(jù)地層需要選擇不同的凝膠類聚合物，例如對(duì)于鹽層井可以選 擇抗鹽性好的凝膠類聚合物，而對(duì)于深井重點(diǎn)考慮凝膠類聚合物的抗溫性，這樣既能保證 安全鉆井又能降低成本。根據(jù)選擇出的凝膠類聚合物的特性，再篩選出能夠與之配伍的各 類鉆井液處理劑，形成一系列、適用于不同地層的鉆井液體系。例如當(dāng)凝膠類聚合物選用吸水樹脂時(shí)，因?yàn)槲畼渲果}性不太好，可在由吸水 樹脂制得的鉆井液中加入水質(zhì)量0. 1 0.5%的羧甲基纖維素鈉(CMC)和水質(zhì)量0. 1 0. 3%的聚丙烯酸鉀(KPAM)，用來鉆地層水礦化度比較低的地層。本發(fā)明進(jìn)一步提供了上述鉆井液的制備方法。本發(fā)明的鉆井液的制備方法包括將包含有水、所述的凝膠類聚合物按所述組分 配比攪拌混合，靜置3 M小時(shí)，待其水化完全。本發(fā)明的鉆井液解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的鉆井液體系穩(wěn)定性和井眼穩(wěn)定性之間 的矛盾，并且該鉆井液體系維護(hù)處理簡(jiǎn)單，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于破碎性地層、強(qiáng)水敏性地 層、易坍塌地層等復(fù)雜地質(zhì)條件下的鉆井中，同時(shí)由于該體系固相含量低，油氣層保護(hù)效果 好，可用于儲(chǔ)層鉆進(jìn)中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的限 制。測(cè)試方法1、流變性能根據(jù) GB/T 16783. 1-2006/IS0 10414-1 :2001 標(biāo)準(zhǔn)，參見[石油天然 氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試第1部分水基鉆井液]之6 “粘度和切力”測(cè)定。2、失水量根據(jù) GB/T 16783. 1-2006/IS0 10414-1 :2001 標(biāo)準(zhǔn)，參見[石油天然氣 工業(yè)鉆井液現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試第1部分水基鉆井液]之7 “濾失量”測(cè)定。實(shí)施例1:(1)稱取IOOOml水，加入水質(zhì)量0. 3%的吸水樹脂(常州市新亞環(huán)保材料有限公 司，300目，吸水倍率300倍)充分?jǐn)嚢韬箪o置M小時(shí)，得到吸水樹脂凝膠溶液，測(cè)定其流變 性及失水結(jié)果見表1，將此鉆井液在滾子加熱爐中120°C下老化16h，然后冷至室溫，測(cè)定其 流變性及失水結(jié)果見表1。實(shí)施例2:稱取IOOOml水，加入水質(zhì)量0. 3%的吸水樹脂(常州市新亞環(huán)保材料有限公司， 300目，吸水倍率80倍)充分?jǐn)嚢韬箪o置M小時(shí)，得到吸水樹脂凝膠溶液，測(cè)定其流變性及 失水結(jié)果見表1，將此鉆井液在滾子加熱爐中120°C下老化16h，然后冷至室溫，測(cè)定其流變 性及失水結(jié)果見表1。對(duì)比例1 取400ml蒸餾水，加入16g膨潤(rùn)土，密閉養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后，測(cè)定其流變性及失水結(jié)果見表1，將鉆井液在滾子爐中120°C下老化16h，然后冷至室溫，測(cè)定其流變性及失水結(jié)果見 表1對(duì)比例2:取400ml蒸餾水，加入8g膨潤(rùn)土，密閉養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后，加入0. Sg吸水樹脂測(cè)定其 流變性及失水結(jié)果見表1，將鉆井液在在滾子爐中120°C下老化16h，然后冷至室溫，測(cè)定其 流變性及失水結(jié)果見表1實(shí)施例3 (1)稱取IOOOml水，加入水質(zhì)量0. 5 %的吸水樹脂(常州市新亞環(huán)保材料有限公 司，300目，吸水倍率80)充分?jǐn)嚢韬箪o置M小時(shí)。(2)在溶液中加入水質(zhì)量0. 3%的羧甲基纖維素鈉(禹城寶冠化工有限公司，CMC) 和水質(zhì)量0. 的聚丙烯酸鉀(濟(jì)南市中基化工，KPAM)，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。該體系可用來鉆礦化度0 9000ppm，并且溫度為室溫 100°C的上部地層實(shí)施例4 (1)稱取IOOOml水，加入水質(zhì)量1 %的凝膠土(蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計(jì)研究 院有限公司)充分?jǐn)嚢韬箪o置M小時(shí)。(2)在溶液中加入水質(zhì)量0. 4%的聚陰離子纖維素(山東一騰化工公司，PAC)、水 質(zhì)量2%的浙青(大港油田集團(tuán)油田化學(xué)有限公司，HFT-301)、水質(zhì)量2%的褐煤樹脂(江 西萍鄉(xiāng)博新鉆井泥漿助劑廠，SPNH)和水質(zhì)量5%的KCl (天津市大茂化學(xué)試劑廠，氯化鉀 KCl)，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。該體系可用來鉆礦化度0 50000ppm，并且溫度為室溫 150°C的地層中。實(shí)施例5 (1)稱取IOOOml水，加入水質(zhì)量1 %的水性聚胺酯樹脂(廣州市南基科技開發(fā)有 限公司)充分?jǐn)嚢韬箪o置M小時(shí)。(2)在溶液中加入水質(zhì)量0. 4%的聚陰離子纖維素(山東一騰化工公司，PAC)、水 質(zhì)量0. 的黃原膠(河北鑫合生物華工有限公司，XC)、水質(zhì)量4%的聚合醇(湖北漢科新 技術(shù)股份有限公司)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?。該體系可用來鉆礦化度0 50000ppm，并且溫度為室溫 100°C的上部地層中。表 1權(quán)利要求
1.一種鉆井液，其包含有以下組分水，100重量份；凝膠類聚合物，0. 1 1重量份；其 中所述的凝膠類聚合物是由聚合物交聯(lián)所得到的凝膠狀物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液，其特征在于還包括以下組分抗溫劑，0 10重量 份；抗鹽劑，O 5重量份，所述的抗溫劑為褐煤樹脂、酚醛樹脂或磺化褐煤，所述的抗鹽劑 為黃原膠或羥乙基纖維素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液，其特征在于以水為100重量份計(jì)，凝膠類聚合物為 0. 2 0. 5重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液，其特征在于所述的凝膠類聚合物為吸水樹脂、水性聚氨酯或凝膠土。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液，其特征在于所述的凝膠類聚合物為吸水樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液，還包括以下組分以水100重量份計(jì)，羧甲基纖維素 鈉，0. 1 0. 5重量份；聚丙烯酸鉀，0. 1 0. 3重量份。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的鉆井液的制備方法，其特征在于包括將包含有 水、所述的凝膠類聚合物按所述組分配比攪拌混合，靜置3 M小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鉆井液，其包含有以下組分水，100重量份；凝膠類聚合物，0.5～1重量份。該鉆井液解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的鉆井液體系穩(wěn)定性和井眼穩(wěn)定性之間的矛盾，并且該鉆井液體系維護(hù)處理簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于破碎性地層、強(qiáng)水敏性地層、易坍塌地層等復(fù)雜地質(zhì)條件下的鉆井中，同時(shí)由于該體系固相含量低，油氣層保護(hù)效果好，可用于儲(chǔ)層鉆進(jìn)中。
文檔編號(hào)C09K8/04GK102051158SQ200910236670
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者劉貴傳, 常連玉, 石秉忠, 聶育志, 肖超, 趙素麗 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院