一種油基鉆井液用提切劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油基鉆井液用提切劑及其制備方法，尤其是一種適合頁巖氣水平 井施工的高密度油基鉆井液用提切劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國內(nèi)外對(duì)以頁巖氣為標(biāo)志的非常規(guī)氣藏的大規(guī)模開發(fā)的進(jìn)行，油基鉆井液的 應(yīng)用越來越廣泛。與傳統(tǒng)的水基鉆井液相比，油基鉆井液因其良好的抑制性能、潤滑性能、 流變性能在頁巖氣鉆探中得以廣泛應(yīng)用。
[0003] 油基鉆井液普遍存在動(dòng)切力偏低，流變性難以調(diào)控的問題。采用有機(jī)土調(diào)控油基 鉆井液流變性存在提低速率切力效果差、增粘效應(yīng)顯著、活化慢、易高溫稠化失效的弊端。 尤其是在頁巖氣勘探開發(fā)過程中為了獲得較高產(chǎn)量大多采用水平井模式。為增強(qiáng)防塌性能 及井控要求通常采用高密度油基鉆井液。水平段鉆井中的攜砂問題成為安全快速施工的關(guān) 鍵，要求鉆井液既有較高的切力尤其是低速率切力能夠充分?jǐn)y砂清潔井眼，又能保持較低 粘度、防止高密度油基鉆井液憋漏地層。這時(shí)油基鉆井液在流變性調(diào)控方面的問題顯得尤 為突出，高密度油基鉆井液的流變性調(diào)控技術(shù)成為制約頁巖氣水平井的關(guān)鍵技術(shù)。
[0004]早期作為油基鉆井液的提切劑，有機(jī)土、油溶性樹脂被廣泛使用。但是有機(jī)土和油 溶性樹脂的增加低速率切力性能有限，且增粘效應(yīng)顯著。頁巖氣水平井使用的高密度油基 鉆井液使用有機(jī)土、油溶性樹脂提切的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致粘度大幅上升，導(dǎo)致井底鉆井液容易稠 化，導(dǎo)致起下鉆遇阻、下鉆到底開栗困難、電測(cè)一次成功率低、誘發(fā)井漏。過多的有機(jī)土的加 入，導(dǎo)致鉆井液中低固相含量高，影響機(jī)械鉆速的提高。
[0005] 國外的油基鉆井液提切劑研究較早。國外常用的提切劑有VERSAMOD、RHEFLAT、 RHEMODTM、FB-M0D等。主要成分是大分子量的聚酰胺。國外提切劑產(chǎn)品提切效果好，對(duì)油 基鉆井液的粘度影響較小，尤其是在高密度油基鉆井液中對(duì)體系的流變性影響較小，不會(huì) 導(dǎo)致高密度鉆井液增稠，但是價(jià)格高，來源有限。其中，提切劑VERSAM0D出自《MATERIAL SAFETYDATA SHEET VERSAM0D》，提切劑RHEFLAT出自《SAFETY DATA SHEET RHEFLAT》，提切 劑RHEM0DTM的出處參考《EXP D 294Rheology Modifier for Oil Based Muds》，F(xiàn)B-M0D出 自《MATERIAL SAFETYDATA SHEET VERSAHRP》。
[0006] 國內(nèi)主要采用有機(jī)土、油溶性樹脂等提切，在提切的同時(shí)伴隨著粘度的大幅度上 升。在高密度油基鉆井液中這一現(xiàn)象尤為明顯，導(dǎo)致油基鉆井液流變性難以控制，高密度油 基鉆井液過稠，嚴(yán)重影響體系的流變性，給后續(xù)的鉆井施工帶來一系列問題，例如起下鉆不 暢，鉆井液粘鉆桿，容易誘發(fā)井漏、開栗困難等。
[0007] 因此有必要根據(jù)油基鉆井液的特性，結(jié)合頁巖氣水平井施工中對(duì)于油基鉆井液提 切劑的特殊要求，亟需開發(fā)一種提切效果好（尤其是低速率切力提升顯著）、對(duì)油基鉆井液 的粘度影響小、來源廣、效果好、價(jià)格低廉、抗溫性能強(qiáng)的新型油基鉆井液提切劑解決上述 難題。滿足頁巖氣等非常規(guī)油氣藏的開發(fā)過程中對(duì)于油基鉆井液處理劑的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有提切劑存在的提低速率切力效果差、增粘效應(yīng)顯著、活 化慢、易高溫稠化失效的問題。
[0009] 為此，本發(fā)明提供了一種油基鉆井液用提切劑，所述提切劑由以下重量百分比的 原材料制備而成：
[0010] 50%~80%的溶劑、15%~35%的肉豆蔻酸、5%~15%的硬脂酸鹽。
[0011] 所述溶劑是三甘醇單丁醚、三甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚中的一種或者這三種物 質(zhì)中的任意一種與3#工業(yè)白油以任意比的混合物。
[0012] 所述硬脂酸鹽是硬脂酸鋁、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅中的一種或者這四種物 質(zhì)以任意比的混合物。
[0013] -種油基鉆井液用提切劑的制備方法，具體步驟如下：
[0014] (1)向反應(yīng)釜中依次加入溶劑、肉豆蔻酸、硬脂酸鹽，使三者的重量百分比滿足 50%~80%的溶劑、15%~35%的肉豆蔻酸、5%~15%的硬脂酸鹽；
[0015] (2)當(dāng)反應(yīng)釜溫度達(dá)到60°C~70°C時(shí)，攪拌lh，冷卻至常溫，完成油基鉆井液用提 切劑的制備。
[0016] 本發(fā)明提供的這種油基鉆井液用提切劑及其制備方法具有如下的有益效果：
[0017] (1)顯著提升油基鉆井液的切力，尤其是低速率切力。配制的油基鉆井液流變性 好，尤其適合頁巖氣水平井的水平段施工對(duì)油基鉆井液攜砂性能的要求，抗溫性能好，高溫 下不會(huì)導(dǎo)致高密度鉆井液稠化。
[0018] (2)不會(huì)顯者增加油基鉆井液的粘度，配制的油基鉆井液具有低粘尚切的特點(diǎn)，解 決了以往的油基鉆井液提切劑增加高密度油基鉆井液的切力同時(shí)亦大幅度升高體系的粘 度，導(dǎo)致高密度油基鉆井液過稠的難題。
[0019] (3)油基鉆井液提切劑制備方法簡(jiǎn)單，來源廣、價(jià)格低廉、抗溫性能好，現(xiàn)場(chǎng)操作維 護(hù)簡(jiǎn)便。
【附圖說明】
[0020] 圖1是相同動(dòng)切力增加率條件下不同提切劑的用量。
[0021] 圖2是相同低速率切力增加率條件下不同提切劑的用量。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供了一種油基鉆井液用提切劑，所述提切劑由以下重量百分比的原材料 制備而成：
[0023] 50%~80%的溶劑、15%~35%的肉豆蔻酸、5%~15%的硬脂酸鹽。
[0024] 所述溶劑是三甘醇單丁醚、三甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚中的一種或者這三種物 質(zhì)中的任意一種與3#工業(yè)白油以任意比的混合物。
[0025] 所述硬脂酸鹽是硬脂酸鋁、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅中的一種或者這四種物 質(zhì)以任意比的混合物。
[0026] -種油基鉆井液用提切劑的制備方法，具體步驟如下：
[0027] (1)向反應(yīng)釜中依次加入溶劑、肉豆蔻酸、硬脂酸鹽，使三者的重量百分比滿足 50%~80%的溶劑、15%~35%的肉豆蔻酸、5%~15%的硬脂酸鹽；
[0028] (2)當(dāng)反應(yīng)釜溫度達(dá)到60°C~70°C時(shí)，攪拌lh，冷卻至常溫，完成油基鉆井液用提 切劑的制備。
[0029] 本發(fā)明的提供了一種提切效果好、對(duì)油基鉆井液的粘度影響小、來源廣、價(jià)格低 廉、配方簡(jiǎn)便、抗溫性能強(qiáng)的的油基鉆井液提切劑配方，尤其在高密度條件下即具有良好提 切性能，尤其是低速率切力，又對(duì)鉆井液粘度影響較小的油基鉆井液提切劑，適用于頁巖氣 水平井施工對(duì)"低粘高切"的要求。
[0030] 應(yīng)用該方法制備的油基鉆井液用提切劑可改善油基鉆井液的流變性能，在增強(qiáng)油 基鉆井液的切力，尤其是低速率切力的同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致油基鉆井液的粘度隨之大幅上升。頁 巖氣水平井施工為了防塌及井控的需要，普遍使用高密度油基鉆井液，對(duì)油基鉆井液的流 變性能提出了更高的要求。要求鉆井液既有較高的切力尤其是低速率切力能夠充分?jǐn)y砂清 潔井眼，又能保持較低粘度、防止高密度油基鉆井液憋漏地層。
[0031] 應(yīng)用提切劑配制的尚密度油基鉆井液具有低粘尚切的特性，可同時(shí)滿足上述要 求。該抗溫可達(dá)180°C，顯著增強(qiáng)高密度油基鉆井液的抗高溫稠化能力；與國外產(chǎn)品相比具 有來源廣、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)；與國內(nèi)產(chǎn)品相比在低速率切力的同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致油基鉆井液的 粘度隨之大幅上升，配制的高密度油基鉆井液的流變性更好，突出體現(xiàn)在低速率切力較高 且粘度較低，油基鉆井液未出現(xiàn)稠化現(xiàn)象。應(yīng)用該產(chǎn)品配制的高密度油基鉆井液流變性良 好，易于調(diào)控，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)操作維護(hù)更加簡(jiǎn)便。制備方法和所需設(shè)備條件簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。在 長寧-威遠(yuǎn)頁巖氣項(xiàng)目中的應(yīng)用9 口水平井，殼牌四川反承包項(xiàng)目中應(yīng)用10多口井均取得 了良好效果。
[0032] 本發(fā)明可應(yīng)用于油基鉆井液，尤其是頁巖氣水平井使用的高密度油基鉆井液，有 效解決了頁巖氣水平井的水平段施工中要求鉆井液應(yīng)具有較高的切力而防漏堵漏方面又 要求高密度鉆井液保持較低的粘度，這一相互矛盾的問題。
[0033] 本發(fā)明為解決油基鉆井液的"低粘高切"提供了一種新方法，解決了提切劑在提切 的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鉆井液粘度大幅上升，高密度油基鉆井液過稠、流變性難以控制的問題。該 提切劑配制的高密度油基鉆井液的流變性好，抗溫性強(qiáng)，原料來源廣，價(jià)格低廉，制備方法 和所需設(shè)備條件簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，既能滿足高壓地層鉆進(jìn)施工過程中對(duì)油基鉆井液的要求， 為以頁巖氣為代表的非常規(guī)氣藏的開發(fā)提供技術(shù)支持，又能顯著降低油基鉆井液成本，獲 得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得推廣應(yīng)用。
[0034] 實(shí)施例1 :
[0035] 按照重量百分比稱取三甘醇單丁醚：肉豆蔻酸：硬脂酸鋁=80% : 15% :5%，向反 應(yīng)釜中按比例依次加入上述三種物質(zhì)，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達(dá)到60°C~70°C時(shí)，攪拌lh，冷卻至 常溫。即制得本發(fā)明的油基鉆井液用提切劑。
[0036] 對(duì)利用上述提供的油基鉆井液用提切劑的制備方法制備的油基鉆井液用提切劑 進(jìn)行如下性能測(cè)試：
[0037] 測(cè)試1 :實(shí)施例1的油基鉆井液提切劑不同用量下的提切性能測(cè)試
[0038] 油基鉆井液配方如下：基礎(chǔ)油和氯化鈣鹽水，基礎(chǔ)油與氯化鈣鹽水的質(zhì)量百分 比比例80 :20,以所述基礎(chǔ)油和氯化鈣鹽水的總重量計(jì)的3. 0%乳化劑+2. 0%氫氧化鈣 +2. 0%降濾失劑+1. 0%增粘劑+提切劑+2. 0%潤濕劑+加重材料，評(píng)價(jià)了本發(fā)明實(shí)施