抗高温无土相钙基钻井液及其制备方法以及应用与流程

本发明属于油田化学钻井液，具体涉及一种抗高温无土相钙基钻井液及其制备方法以及应用。

背景技术：

1、钻井液是一种在钻井过程中具有携带清除钻屑、冷却润滑钻头、平衡地层压力、保护井壁稳定及保护储层不受伤害等多种作用的工作流体，其性能直接影响到钻井效率、井下安全和成本控制，是钻井工程技术的重要组成部分。

2、钙基钻井液是一种以ca2+提供抑制环境的钻井液体系，其中的ca2+来源一般以cao和cacl2为主，其抑制机理一方面通过na+/ca2+交换将钠土转变为水化能力较差的钙土，另一方面通过压缩黏土颗粒表面扩散双电层，引起黏土晶片端-面或面-面聚结，从而使黏土颗粒分散度下降，达到抑制黏土颗粒分散的目的。因此，钙基钻井液对于黏土矿物含量高、水敏性强的泥页岩地层，可有效抑制黏土矿物水化分散，降低井壁失稳和井下复杂情况的风险。

3、目前广泛应用的钙基钻井液其氯化钙含量一般低于5％，含有较高浓度氯化钙的氯化钙水基钻井液在长城钻井液公司、baroid钻井液公司和雪佛龙特殊化学品公司得到成功应用。

4、us6124245a公开一种组合物，其包含氯化钙1-30％、水、黏土和聚合物的水基钻井液，以凹凸棒石作为流型调节剂，所述聚合物包含选自丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、乙烯基吡啶、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰哌嗪、甲基丙烯酰哌嗪、甲基丙烯酰吗啉、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸的铵盐、甲基丙烯酸的碱金属盐、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸的铵盐或碱金属盐、2-甲基丙烯酰氧基乙烷磺酸、铵盐或碱金属盐2-甲基丙烯酰氧基乙磺酸、丙烯酰吗啉、n-4-丁基苯基丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷二甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基二乙胺、3-甲基丙烯酰氨基丙基二甲胺、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸的铵盐或碱金属盐、苯乙烯磺酸，苯乙烯磺酸的铵盐或碱金属盐、n-乙烯基-2-吡咯烷酮、以及它们的任何两种或更多种的组合。但该体系经过121℃热滚后，静切力偏小。

5、us6355600b1公开了一种具有有效流变性和滤失控制性能的钻井液，其包含：作为连续相的水，第一量的氯化钙，一定量的包含部分水解的聚丙烯酰胺和丙烯酸三甲氨基乙酯的聚丙烯酰胺共聚物，且氯化钙含量约为17.0％的氯化钙水基钻井液，并且在墨西哥湾高活性地层中进行了现场实验，但该体系的抗温仅为93℃。

6、cn104388064a公开了一种氯化钙水基钻井液，包含：按加入水的质量为100％计，含有10.0％～40.0％的氯化钙、1-4％的降滤失剂、0.6-2％的流型调节剂、2-4％的超细碳酸钙、4-10％的保护剂、0.5-1％的除氧剂，余量为水，但是，该体系抗温为120℃。

7、因此，研究和开发一种在高浓度ca2+环境下，具有高抗温能力的氯化钙水基钻井液体系具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的氯化钙水基钻井液体系在高浓度ca2+环境下存在的抗温能力不足的问题，提供一种抗高温无土相钙基钻井液及其制备方法以及应用。该无土相钙基钻井液在高浓度氯化钙含量的条件下具有抗温高达150℃的抗温能力和较好的悬浮稳定性，该无土相钙基钻井液，解决钻井液在高浓度氯化钙、高温条件下滤失量控制困难的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种无土相钙基钻井液，其中，所述钻井液含有水、氯化钙、抗钙降滤失剂和抗钙增黏剂中的一种或多种，且相对于100ml的水，所述氯化钙的含量为1-35重量份；

3、所述抗钙降滤失剂为改性淀粉和/或磺酸盐共聚物；

4、所述抗钙增黏剂包括改性黄原胶、乙烯基类聚合物和丙烯酰胺共聚物中的一种或多种。

5、本发明第二方面提供了一种前述所述的无土相钙基钻井液的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

6、(1)在搅拌条件下，将水、抗钙降滤失剂和抗钙增黏剂接触进行第一混合，得到第一混合物；

7、(2)将所述第一混合物与氯化钙和碱性ph调节剂接触进行第二混合，得到第二混合物；

8、(3)将所述第二混合物、封堵剂、加重剂接触进行第三混合，得到无土相钙基钻井液。

9、本发明第三方面提供了一种前述所述的无土相钙基钻井液在泥页岩地层中的应用。

10、通过上述技术方案，本发明的无土相钙基钻井液通过优选关键处理剂，优选高温抗钙聚合物降滤失剂和/或抗高温抗钙增黏剂，并且，优选情况下，在氯化钙浓度为10-35％的条件下，该无土相钙基钻井液抗温达150℃，api滤失量在4.0ml以内，150℃高温高压滤失量在13.0ml以内。另外，泥页岩一次滚动回收率达91.2％，二次滚动回收达83.7％。本发明的无土相钙基钻井液在高浓度氯化钙含量的条件下具有较高的抗温能力和较好的悬浮稳定性，解决钻井液在高浓度氯化钙、高温条件下滤失量控制困难的问题，实现泥页岩地层安全、快速钻进。

技术特征：

1.一种无土相钙基钻井液，其特征在于，所述钻井液含有水、氯化钙、抗钙降滤失剂和抗钙增黏剂中的一种或多种，且相对于100ml的水，所述氯化钙的含量为1-35重量份；

2.根据权利要求1所述的钻井液，其中，所述抗钙降滤失剂为磺酸盐共聚物类降滤失剂；

3.根据权利要求1所述的钻井液，其中，所述抗钙增黏剂为乙烯基类聚合物增黏剂；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钻井液，其中，相对于100ml的水，所述氯化钙的含量为10-35重量份，所述抗钙降滤失剂的含量为1-3重量份，所述抗钙增黏剂的含量为1-2重量份；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的钻井液，其中，所述钻井液还含有封堵剂，所述封堵剂包括沥青类封堵剂、石蜡类封堵剂和超细碳酸钙中的一种或多种；

6.根据权利要求5所述的钻井液，其中，相对于100ml的水，所述封堵剂的含量为1-7份重量份；

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的钻井液，其中，所述钻井液还含有ph调节剂；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的钻井液，其中，所述钻井液还含有加重剂；

9.一种权利要求1-8中任意一项所述的无土相钙基钻井液的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述搅拌的条件包括：6000-10000r/min；

11.一种权利要求1-8中任意一项所述的无土相钙基钻井液在泥页岩地层中的应用。

技术总结本发明属于油田化学钻井液技术领域，公开了一种抗高温无土相钙基钻井液及其制备方法以及应用。所述钻井液含有水、氯化钙、抗钙降滤失剂和抗钙增黏剂中的一种或多种，且相对于100mL的水，所述氯化钙的含量为1‑35重量份；所述抗钙降滤失剂为改性淀粉和/或磺酸盐共聚物；所述抗钙增黏剂包括改性黄原胶、乙烯基类聚合物和丙烯酰胺共聚物中的一种或多种。该无土相钙基钻井液在高浓度氯化钙含量的条件下具有抗温高达150℃的抗温能力和较好的悬浮稳定性，该无土相钙基钻井液，解决钻井液在高浓度氯化钙、高温条件下滤失量控制困难的问题。技术研发人员：董国峰,聂育志,陈红壮,马鹏,张顺,李洁受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16