无固相钻井液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及钻井液领域，具体涉及一种无固相钻井液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钻井液，是钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称。为平衡地层压力和地层构造应力的需要，通常在钻井液中添加重晶石、碳酸钙、铁矿石等加重材料来提高钻井液密度，增加了钻井液中固相含量的占比。而钻井液中的大量固相正是造成油气层损害的重要因素之一。如何降低钻井液体系中固相的含量，并阻止钻井液固相进入地层，是储层保护中的关键因素。而无固相钻井液技术可作为有效解决钻井液中固相对储层伤害的有效手段。

2、无固相钻井液一般是指不含黏土和不溶固体加重材料的钻井液体系，其密度来源于添加的可溶性盐，体系其它性能通过加入配套处理剂实现。根据使用的可溶性盐不同，无固相体系大体可分为无机盐类无固相和有机盐类无固相钻井液两大类。无机盐主要有nacl、cacl2、kcl、nabr、znbr2、磷酸盐等，有机盐主要为甲酸盐，如：nacooh、kcooh、cscooh等。其它配伍处理剂主要为增黏剂、提切剂、降滤失剂、润滑剂、缓蚀剂、缓冲剂等。

3、目前，美国cabot公司的甲酸铯/钾无固相钻完井液体系的室内实验结果表明：该体系密度最高达2.30g/cm3，抗温达200℃，具有无固相、循环当量密度(ecd)较低、密度可调范围宽、耐高温、强抑制、低腐蚀、抗污染、环境适应性好、保护油气层、摩阻小等优点，作为钻井液在现场应用时，最高密度为1.63g/cm3，最高温度177℃。

4、cn102766446a公开了一种抗高温甲酸盐聚磺钻井液体系，以丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸共聚物作为增黏剂，磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂等磺化材料作为降滤失剂。该体系密度最高达2.5g/cm3，抗温达180℃，抗盐饱和。

5、cn104974722a公开了一种无固相甲酸盐钻井液体系，以雪佛龙-菲利普斯公司的聚合物产品dristemp作为增黏剂，超低黏度聚阴离子纤维素作为降滤失剂，密度最高达2.3g/cm3，抗温达200℃，该体系在高温高密度条件下具有较强的稳定性、抑制性、润滑性及储层保护性能，但未提及抗盐、钙性能。

6、cn105131915a公开了一种抗高温高密度无固相甲酸盐钻井液体系，由甲酸铯/甲酸钾、聚合物类增黏剂、聚阴离子纤维素降滤失剂、石墨/碳酸钙暂堵剂、抗氧化剂等组分组成，抗温达200℃，密度最高可达2.3g/cm3。

7、现有技术的无固相钻井液体系均采用甲酸盐作为可溶性盐以提高体系密度，然而对于一些地层压力的储层，不需要较高的钻井液密度，从降本增效的角度出发可以采用油田水(通常密度1.10-1.15g/cm3)作为无固相钻井液基液，并添加聚合物类增黏剂、降滤失剂等配套处理剂形成低成本的新型无固相钻井液体系。但是，油田水中的主要成分通常为氯化钙，尤其是海相碳酸盐岩储层中油田水矿化度较高，二价离子浓度最高可达15000mg/l。较高的ca2+、mg2+等二价离子含量容易破坏聚合物分子链，使得聚合物因断链降解、盐析、沉淀等作用而失效，导致钻井液丧失黏度和切力、滤失量增大，易造成井下复杂事故的发生，导致现有技术中油田水钻井液在高温条件下流变性和封堵降滤失性差。

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无固相钻井液在高温条件下流变性和封堵降滤失性差的问题，提供一种以油田水为基液的无固相钻井液及其制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种无固相钻井液，其中，该钻井液含有基液、增黏剂、降滤失剂、封堵剂、ph缓冲剂、缓蚀剂、润滑剂、抗氧剂；其中，所述基液为油田水。

3、本发明第二方面提供一种无固相钻井液的制备方法，其中，所述制备方法包括：将所述增黏剂、降滤失剂、封堵剂、ph缓冲剂、缓蚀剂、润滑剂、抗氧剂和油田水混合均匀，得到无固相钻井液。

4、本发明第三方面提供所述的无固相钻井液在钻井过程中的应用。

5、通过上述技术方案，本发明的无固相钻井液以油田水为基液，以增黏剂、降滤失剂、纳微米封堵剂为核心处理剂，在160℃高温老化后，动塑比＞0.8，api滤失量≤4ml，高温高压滤失量＜12ml，极压润滑系数≤0.12，在160℃高温老化后依然具备优异的流变性、封堵降滤失、井壁稳定、润滑性能。

技术特征：

1.一种无固相钻井液，其特征在于，该钻井液含有基液、增黏剂、降滤失剂、封堵剂、ph缓冲剂、缓蚀剂、润滑剂、抗氧剂；其中，所述基液为油田水。

2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述油田水含有的阳离子选自na+、k+、ca2+、mg2+中的一种或几种，含有的阴离子选自cl-、so42-、co32-、hco3-中的一种或几种；

3.根据权利要求1或2所述的钻井液，其特征在于，所述增黏剂为包含以下结构单元的聚合物：来自式(1)所示单体构成的结构单元a、来自式(2)所示单体构成的结构单元b、来自式(3)所示单体构成的结构单元c、来自式(4)所示单体构成的结构单元d和来自式(5)所示单体构成的结构单元e，

4.根据权利要求3所述的钻井液，其特征在于，所述增黏剂中，所述结构单元a：结构单元b：结构单元c：结构单元d：结构单元e的摩尔比为(100-700):(100-400):(1-30):(1-8):1。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的钻井液，其特征在于，所述增黏剂的粘均分子量为600万-1200万g/mol，优选为800万-1000万g/mol。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的钻井液，其特征在于，所述降滤失剂为包含以下结构单元的共聚物：来自式(6)所示单体构成的结构单元f、来自式(7)所示单体构成的结构单元g、来自式(8)所示单体构成的结构单元h、来自式(9)所示单体构成的结构单元i和来自式(10)所示单体构成的结构单元j，

7.根据权利要求6所述的钻井液，其特征在于，所述降滤失剂中，所述结构单元f：结构单元g：结构单元h：结构单元i：结构单元j的摩尔比为(100-600):(100-800):(1-40):(1-10):1。

8.根据权利要求6或7所述的钻井液，其特征在于，所述降滤失剂的粘均分子量为50万-300万g/mol，优选为100万-200万g/mol。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的钻井液，其特征在于，所述封堵剂选自超细碳酸钙、纳米二氧化硅、弹性石墨和纳微米封堵剂中的一种或几种，优选为纳微米封堵剂。

10.根据权利要求9所述的钻井液，其特征在于，所述纳微米封堵剂的制备方法包括：依次加入水、氢氧化物、硫脲、淀粉，丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯，再加入双氧水进行反应，得到所述纳微米封堵剂。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的钻井液，其特征在于，所述ph缓冲剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或几种，优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或几种；更优选为碳酸钠和/或碳酸氢钠；

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的钻井液，其特征在于，所述钻进液中，所述油田水为100重量份，所述增黏剂为0.1-2重量份，所述降滤失剂为0.5-4重量份，所述封堵剂为0.5-4重量份，所述ph缓冲剂为0.1-2重量份，所述缓蚀剂为0.5-2重量份，所述润滑剂为0.5-4重量份，所述抗氧剂为0.5-2重量份；

13.根据权利要求1-12中任意一项所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液在160℃下表观黏度为25-55mpa·s，塑性黏度为10-30mpa·s，动切力为15-25pa，api滤失量为1.0-4.0ml，hthp滤失量为8.0-12.0ml，极压润滑系数为0.10-0.12。

14.一种无固相钻井液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将所述增黏剂、降滤失剂、封堵剂、ph缓冲剂、缓蚀剂、润滑剂、抗氧剂和油田水混合均匀，得到无固相钻井液。

15.一种权利要求1-13中任意一项所述的或权利要求14制备方法得到的无固相钻井液在钻井过程中的应用。

技术总结本发明涉及油田钻井液技术领域，公开了一种无固相钻井液及其制备方法和应用，该钻井液含有基液、增黏剂、降滤失剂、封堵剂、pH缓冲剂、缓蚀剂、润滑剂、抗氧剂；其中，所述基液为油田水；发明的无固相钻井液以油田水为基液，以增黏剂、降滤失剂、纳微米封堵剂为核心处理剂，在160℃高温老化后依然具备优异的流变性、封堵降滤失、井壁稳定、润滑性能。技术研发人员：李大奇,宣扬,金军斌,李胜,张杜杰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：2024/7/15