米博体育 米博平台米博体育 米博平台导航：X技术最新专利喷涂装置;染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂装置的制造及其制作,应用技术

　　1.本发明涉及油田钻井液技术领域，具体涉及一种抗温250℃有机盐钻井液及其制备方法。

　　2.随着国内外石油工业的发展和对石油需求的不断增长，油气田勘探开发逐渐向更深地层发展。钻井实践表明，随着井深的增加，钻井技术难题逐渐增加，井下高温、高压的地质环境严重影响钻井液性能。主要表现在高温高密度条件下钻井液的粘度不易控制、滤失量大、固相含量高、抗污染性能差等方面。尤其是在钻遇超深井段复合盐层时，存在的“高固相与流变性、滤失量控制与流变性、抑制与分散”三大矛盾，一直以来没有有效解决。“三高”地层，即：高温地层、高压地层、高盐膏地层，再加上泥岩地层的水化分散、膨胀，若没有性能良好的抗高温钻井液体系，在钻井施工过程中会经常发生坍塌、卡钻等井下复杂情况与事故。

　　3.现行钻井液体系按密度不同，可分为低密度钻井液（密度＜1.0g/cm3）、中密度钻井液（密度1.0~1.5g/cm3）、高密度钻井液（密度1.5~2.0g/cm3）、超高密度钻井液（密度＞2.0g/cm3），目前高密度泥浆体系施工最高密度可以达到2.5g/cm3，但是最高温度不超过200℃。目前，国内水基钻井液的抗温能力普遍在220℃以下，部分文献显示抗温能力达240℃。例如文献“耐240℃高温钻井液在青海共和盆地高温干热岩钻探施工中的应用”（秦耀军等，地质与勘探，2019年9月）公开了一种耐高温钻井液组分，由水、3~4%钠基膨润土、2~3%hps、0.5~1%高温增黏剂（gdp）、1~2%降失水剂（gja）、2~6%高温防塌封堵剂（gpa-220）、0.5~1%高温保护剂（ghts）、2~4%封堵剂（gfd-1）、0.2~0.3%包被剂（gbbj）和消泡剂组成，该钻井液能够应用于236℃的地质环境中，但仍然存在一些问题，例如钻井液有部分泡沫产生，对钻具腐蚀性增加等。

　　4.高温对钻井液性能影响很大，主要体现在膨润土分散液的絮凝和化学材料的降解；泥浆处理剂与粘土胶粒吸附作用减弱，出现高温解吸现象；高分子聚合物泥浆的粘度对温度十分敏感等方面。总之，温度上升会导致整个钻井液体系的化学性质改变。cn 111286310 a公布了一种抗温能力达250℃的抗高温钻井液体系，由水100份、凹凸棒土2~4份、无机增粘剂3~6份、碱度调节剂0.05~0.15份、抗高温聚合物降滤失剂0.4~1.0份、抗高温磺化降滤失剂3~6份、抗高温防塌剂2~5份、高温稳定剂3~8份、除氧剂0.3~1.0份组成。该钻井液体系具有较好的流变性，同时能够在长期高温条件下保持性能稳定，不足之处在于体系中用到了磺化降滤失剂，对环境不太友好，且该钻井液体系最高密度只能达到1.5g/cm3，不适用于高压下高密度钻井的需求。

　　5.总之，目前的耐高温钻井液体系，对于深井、超深井的高密、高温、高盐等特殊环境需求还无法同时满足，且无法兼顾环保性和安全性。

　　6.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种适用于抗高温有机盐钻井液的钻井液添加剂、钻井液、及其制备方法。

　　7.本发明技术方案详述如下：第一方面，本发明提供了一种抗温250℃有机盐钻井液，包括如下重量份的组分：水100.0份，提切剂改性硅酸盐visco10.5~5.0份，纯碱0.3~0.5份，烧碱0.5~1.0份，抗盐抗高温降滤失剂3.0~12.0份，常温降滤失剂0.5~10.0份，抑制防塌剂无荧光白沥青nfa-251.0~5.0份，润滑剂1.0~5.0份，水溶性加重抑制剂有机盐5~150份。

　　9.可选或优选的，上述抗温250℃有机盐钻井液中，所述抗盐抗高温降滤失剂为抗盐抗超高温降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu240和/或抗盐抗高温降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu200。

　　10.可选或优选的，上述抗温250℃有机盐钻井液中，所述常温降滤失剂为降滤失剂改性糊精redush、降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu1、降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu2和降滤失剂改性天然高分子nat20中的一种或多种。

　　11.可选或优选的，上述抗温250℃有机盐钻井液中，所述润滑剂为润滑剂固体聚合醇pgcs-1和/或固体润滑剂改性聚醚lubs50。

　　12.可选或优选的，上述抗温250℃有机盐钻井液中，所述水溶性加重抑制剂有机盐为水溶性加重抑制剂有机盐weigh2、水溶性加重抑制剂有机盐weigh3和水溶性加重抑制剂有机盐weigh3b中的一种或多种。

　　13.上述各组分说明如下：提切剂改性硅酸盐visco1全称是钻井液用提切剂改性硅酸盐visco1，后文简称visco1，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0013-2021。visco1为硅酸盐矿物改性产品，高温下性能稳定，可形成网状结构，提高动静切力，悬浮携带钻屑的能力强。

　　14.纯碱，即碳酸钠，化学式na2co3，作用是是完成离子交换，提高粘土的水化和造浆性能。

　　16.抗盐抗超高温降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu240，全称是钻井液用抗盐抗超高温降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu240，后文简称redu240，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0040-2021。抗盐抗高温降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu200，全称是钻井液用抗盐抗高温降滤失剂羧羟基烷基烯共聚物redu200，后文简称redu200，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0028-2021。redu240、redu200为

　　共聚物高分子，一方面主链为碳碳主链，并且侧链基团含有环状结构，因此可抗较高的温度；另一方面，此共聚物分子侧链上的基团为两个吸附基团，一个水化基团，吸附基团使降滤失剂分子有很好的降滤失效果，水化基团则使降滤失剂分子的水溶性变好，使降滤失剂分子能很好地溶解于高浓度的有机盐溶液中。

　　17.降滤失剂改性糊精redush，全称是钻井液用降滤失剂改性糊精redush，后文简称redush，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0031-2021。降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu1，全称是钻井液用降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu1，后文简称redu1，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0012-2021。降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu2，全称是钻井液用降滤失剂羧羟基烷烯共聚物redu2，后文简称redu2，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk 0033-2021。降滤失剂改性天然高分子nat20，全称是钻井液用降滤失剂改性天然高分子nat20，后文简称nat20，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk 0008-2021。redush、redu1和redu2分子中亲水基团多，与水、土结合能力强，护胶性好，易形成致密泥饼，降低滤失量。nat20降滤失性能良好，抗温抗盐能力强，同时为天然高分子产品对环境友好。

　　18.润滑剂固体聚合醇pgcs-1，全称是钻井液用润滑剂固体聚合醇pgcs-1，后文简称pgcs-1，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0007-2021。固体润滑剂改性聚醚lubs50，全称是钻井液用固体润滑剂改性聚醚lubs50，后文简称lubs50，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk 0038-2021。pgcs-1、lubs50为非离子表面活性剂，可吸附于钻具表面，通过氧金属键在钻具表面形成极压润滑膜，达到润滑、降低摩擦及扭矩的目的。

　　19.抑制防塌剂无荧光白沥青nfa-25，全称是钻井液用抑制防塌剂无荧光白沥青nfa-25，后文简称nfa-25，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0002-2021。nfa-25在钻井液中能与水乳化主导形成可压缩性泥饼，起到封堵防塌的作用。

　　20.水溶性加重抑制剂有机盐weigh2，全称是钻井液用水溶性加重抑制剂有机盐weigh2，后文简称weigh2；水溶性加重抑制剂有机盐weigh3，全称是钻井液用水溶性加重抑制剂有机盐weigh3，后文简称weigh3。weigh2、weigh3均为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk 0011-2021。水溶性加重抑制剂有机盐weigh3b，全称是钻井液用水溶性加重抑制剂有机盐weigh3b，后文简称weigh3b，为北京培康佳业技术发展有限公司产品，执行标准：q/hdjpk0026-2016。weigh2在水中的溶解度可达95%（即100克水溶液中溶质是95克，下同），其95%水溶液的密度1.35 g/cm3以上；weigh3在水中的溶解度可达150%，其150%水溶液的密度1.4 g/cm3以上；weigh3b在水中的最高溶解度可达250%，其250%水溶液的密度可达1.50g/cm3，因此，有机盐钻井液可以加很少的上述水溶性加重抑制剂有机盐就可以达到目的密度，固相含量低，流变性良好。

　　21.重晶石作为加重剂，其惰性较强，不影响添加剂体系的性质，且能够与水溶性加重抑制剂有机盐相互配合进一步调整钻井液密度。钻井液体系中不加重晶石时为液相（即无固相），优点是不堵塞油气层，能够提高油气采收率，缺点是钻井液成本会相对较高；当加入重晶石以后，钻井液体积或质量增加，单位质量或体积的钻井液成本有所降低，但提高了对油气层的堵塞风险，可能会影响油气采收率。

　　22.该钻井液的核心组分是有机盐溶液，即水溶性加重抑制剂有机盐，有机盐是带杂

　　原子取代基的有机酸根阴离子与一价阳离子( 钾离子、钠离子、铵离子、季铵离子等) 所形成的盐。该类有机盐可用一通式 xmrn (coo)1mq表示，其中m为单价金属或非金属阳离子，主要是钾、钠、铵、有机铵，x 为杂原子或杂原子基团，r为低碳（c1-c6)的饱和烃基，coo为羧基。

　　23.有机盐溶液在该钻井液体系中起到两方面的作用：加重和抗高温保护。有机盐电离出的有机酸根阴离子和单价阳离子亲水性都很强，所以有机盐在水中电离倾向很大，具有很高的溶解度。如weigh2最高溶解度可达95%，密度可达1.35g/cm3；weigh3最高溶解度可达150%，密度可达1.50g/cm3；weigh3b最高溶解度可达250%，密度可达1.50g/cm3，因此，有机盐钻井液可以不加或加很少的惰性加重剂重晶石就可以达到目的密度，固相含量低，流变性良好。

　　24.研究发现，常规水基钻井液高温失效的主要原因，是在高温下水中的溶解氧氧化性变得更强，使钻井液中的功能性组分在高温下更容易发生氧化降解反应。本发明的钻井液，含有大量的有机酸根阴离子xmrn(coo)

　　mq-，具有较强的还原性，是很强的抗氧化剂，可除掉钻井液中的溶解氧。该体系中有机盐加量较大，对其他组分的抗高温效果起到了一定的保护作用，使其他组分在有机盐溶液中依然能够发挥其作用，进而提高了钻井液抗高温性能。

　　25.第二方面，本发明还提供了上述抗温250℃有机盐钻井液的制备方法，包括以下步骤：将水、提切剂改性硅酸盐visco1、纯碱和烧碱在11000转/分钟的转速下混合均匀，得到基浆；在基浆中加入抗盐抗高温降滤失剂，11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，得到混合体系a；抗盐抗高温降滤失剂粘度较大，先单独加入搅拌均匀，再进行后续步骤。

　　26.在混合体系a中加常温降滤失剂、抑制防塌剂无荧光白沥青nfa-25和润滑剂，11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，得到混合体系b；在混合体系b中加入水溶性加重抑制剂有机盐，11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，得到混合体系c；混合体系c即为抗温250℃有机盐钻井液；如果有重晶石，则在混合体系c中加入重晶石，11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，即为抗温250℃有机盐钻井液。

　　27.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的钻井液经250℃热滚老化后，仍具有良好的流变性，不发生严重的增稠，固化等现象。具有良好的滤失造壁性，高温高压滤失量较低，且抑制性强，抗盐抗钙效果好，对环境友好，可控密度最高可达2.5g/cm3，适用于深井、超深井以及巨厚盐膏层等复杂地层钻井工程的需要。

　　28.图1是weigh3b水溶液随时间变化的降解曲线.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制

　　30.实施例1按重量比，100份水中加入0.3份无水碳酸钠、1份氢氧化钠和5份visco1，高速搅拌20min，得基浆。

　　31.基浆中加入8份redu200，高速搅拌20min；再加入6份redu2、3份nfa-25和2份pgcs-1，高速搅拌20min；再加入150份weigh3b，高速搅拌20min，得有机盐钻井液。

　　32.有机盐钻井液配方记为：水+0.3%na2co3+1%naoh+5%visco1+8%redu200+3%nfa-25+2%pgcs-1+6%redu2+150%weigh3b。

　　33.实施例2与实施例1的不同之处在于配方为：水+0.3%na2co3+1%naoh+5%visco1+9%redu200+3%nfa-25+2%pgcs-1+2%redush+4%redu2+20%weigh2+50%weigh3+110%重晶石。

　　34.实施例3与实施例1的不同之处在于配方为：水+0.3%na2co3+1%naoh+3%visco1+10%redu200+2%nfa-25+1%pgcs-1+2%redush+5%redu2+20%weigh2+70%weigh3+200%重晶石。

　　35.实施例4与实施例1的不同之处在于配方为：水+0.3%na2co3+1%naoh+0.5%visco1+10%redu240+2%nfa-25+1%pgcs-1+2%redush+0.5%redu1+150%weigh3b+300%重晶石。

　　36.实施例5与实施例1的不同之处在于配方为：水+0.3%na2co3+1%naoh+0.5%visco1+10%redu240+3%nfa-25+2%pgcs-1+2%redush+0.8%redu1+150%weigh3b+450%重晶石。

　　37.性能测试（1）基本性能测试将实施例1~5得到的有机盐钻井液250℃热滚老化16h后进行性能测试，结果如表1所示。

　　表1中，ρ代表密度；av代表表观粘度；pv代表塑性粘度；yp代表动切力；gel代表静切力，包括初切力和终切力；fl代表常温中压失水量；fl

　　39.从表1中数据可以看出，该有机盐钻井液体系可满足250℃高温的需求。添加重晶石加重后获得的不同密度钻井液经250℃热滚老化后，也均有良好的流变性，切力适中，且常温中压失水量和高温高压失水量满足钻井液性能设计要求（fl≤5ml，fl

　　40.以实施例5配方为例，测试该有机盐钻井液的抑制性、抗污染性能以及环保性能。

　　41.（2）抑制性测试取350ml实施例5配方配制的有机盐钻井液于老化罐中，将岩屑烘干3~4h，过6~10目筛子，称取50g放入上述有机盐钻井液中，250℃热滚16h后，过40目筛，烘干后称取剩余岩屑的质量，计算岩屑回收率，结果如表2所示。

　　42.表2 岩屑回收率实验测试结果项目热滚前（g）热滚后（g）岩屑回收率（%）实施例5配方50.0040.3680.72清水50.003.587.16从表2中数据可以看出，实施例5配方制备的有机盐钻井液岩屑回收率在80%以上，而清水回收率只有7.16%，说明该有机盐钻井液在250℃高温条件下仍有较强的抑制性。

　　43.有机盐钻井液最大的特点就是抑制性强。其主要原因是有机盐水溶液有较高的滤液黏度和很低的水活度。其电离出的大量阳离子可通过静电引力吸附进入粘土晶格中，从而抑制粘土表面水化及渗透水化膨胀。有机酸根阴离子可吸附在带负电的粘土端面，抑制其水化分散。有机盐阴、阳离子对粘土颗粒的吸附扩散双电层具有较强的压缩作用，从而较强地抑制粘土分散，具有很强的抑制性。

　　44.（3）抗盐抗钙测试向本发明制备的有机盐钻井液配方中（实施例5配方）加入不同加量的钠盐和钙盐，均按重量比例，即钠盐或钙盐与有机盐钻井液的重量比例计算，钠盐分别是5%nacl、15%

　　nacl和36%nacl，钙盐分别是1%caso4和3%caso4。钠盐和钙盐的加入是在配制有机盐钻井液完成后之后加入。250℃下热滚老化16h，性能测试结果如表3所示。

　　45.表3 抗温250℃有机盐钻井液抗盐抗钙性能测试结果从表3中数据可以看出，实施例5配方制得的有机盐钻井液抗盐抗钙效果好，抗盐可达饱和，加入不同量的钠盐和钙盐后，流变性依然良好，高温高压失水略有增加，但仍满足钻井液性能设计要求（fl≤5ml, fl

　　生物降解性以实施例5配方的有机盐钻井液为例，该钻井液中水100份，使用weigh3b150份，其余组分为19.6份，水溶性加重抑制剂有机盐加量非常高，本实验以weigh3b为代表进行钻井液生物降解性的评价。评价方法是用100份水溶解150份weigh3b，通过浓度衰减法检测其降解情况。

　　47.图1是weigh3b水溶液随时间变化的降解曲线，横坐标为时间（天），纵坐标为降解度（%）。从图中可看出，weigh3b在水溶液很容易降解，17天其生物降解率即可达到90%，说明该有机盐属于易生物降解类物质，不会对环境造成污染。

　　生物毒性用发光细菌法评价了有机盐weigh3b水溶液和实施例5配方制得的有机盐钻井液的生物毒性。测试结果及美国国家环保局(epa)规定的参照分级标准如表4所示。

　　从表4中数据可以看出，有机盐weigh3b水溶液和实施例5配方制得的抗250℃有机盐钻井液的ec50值均大于30000mg/l，达到epa规定的建议排放标准。

　　50.综上所述，本发明的抗温250℃有机盐钻井液易生物降解，无生物毒性，对环境友好。

　　51.本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。