一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法技术

本发明专利技术提供了一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法，属于油气田勘探开发钻井液技术领域。本发明专利技术的方法一方面可以提高钻井液高温稳定性以维持悬浮重晶石所必须的粘度，另一方面微化了重晶石粒径以降低重晶石沉降速度，还通过强剪切促使重晶石充分分散来达到悬浮重晶石并维持稳定的目的。实施例的结果表明，本发明专利技术的方法可以提高不同类型水基钻井液重晶石高温(150～200℃)悬浮稳定性能(稳定时间7～15天)，有助于预防重晶石沉降，减少井下复杂。杂。

【技术实现步骤摘要】
一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法


[0001]本专利技术涉及油气田勘探开发钻井液
，尤其涉及一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法。

技术介绍

[0002]钻井液作为钻井工程的“血液”，其功能包括平衡地层压力、悬浮携带钻屑、封堵地层孔喉以稳定井壁、润滑钻具、抑制泥岩水化、保护储层和冷却钻头等。其中，平衡地层压力是钻井液必须要具备也是最基础的特性，业内多采用重晶石作为加重材料以调节钻井液密度来平衡地层压力，而重晶石普遍密度为4.0～4.3g/cm3，远大于钻井液基液密度(基本不超过2.5g/cm3)，根据Stokes沉降公式，悬浮粒子(相当于重晶石)的沉降速度与粒子的直径及粒子与连续介质(相当于钻井液基液)间的密度差值成正比，与连续介质的粘度成反比，即密度差值越大，沉降速度越快，因而需要提高钻井液粘度或降低重晶石粒径来降低重晶石的沉降速度，以防止长时间静置后井底重晶石沉降继而引发沉沙卡钻、井壁失稳、下套管困难和封隔器坐封失败等问题。
[0003]业内研究人员在提高重晶石悬浮稳定性方面有过一些研究，但同时也存在一些问题。例如，中国专利技术专利CN 113710769 A公开了将增重剂悬浮在钻井液中的方法，通过在氧化铁催化剂纳米颗粒上化学气相沉积来合成碳纳米管，以形成一定量的纳米颗粒，使其分散在钻井液中，增加了钻井液的牛顿粘度、屈服点和塑性粘度，从而将包括重晶石在内的增重剂悬浮在钻井液中。但该方法只强调了碳纳米管可以改善钻井液流变性，减少热稀化，并无直接数据表明该方法确实能够减少重晶石沉降。中国专利技术专利CN112322259A公开了一种钻井液用表面改性重晶石粉及其制备方法和水基钻井液，采用表面改性重晶石粉作为高温高密度水基钻井液加重材料，能够显著改善高温高密度钻井液的流变性能和沉降稳定性能，同时也能够改善滤失造壁性能，且沉降稳定性能良好。但该专利技术只实验测试了高温老化后常温静置24小时的重晶石沉降稳定性能，并未做高温沉降稳定性能，且沉降稳定时间较短(24h)，与井底实际高温静置三五天相差较大。中国专利技术专利CN109135696B授权了一种强悬浮稳定性高温高密度钻井液及其制备方法，其钻井液由抗温增粘剂、抗温增效剂、土粉、纯碱、烧碱、磺甲基酚醛树脂降失水剂、褐煤树脂降失水剂、磺化沥青防塌封堵剂和惰性加重材料重晶石等材料均匀混合后经过高温老化而得，耐高温，抗温能力达到180℃，抗高钙盐水，抗盐水至饱和、抗氯化钙2％，静止悬浮稳定持久性强，适合深井、超深井的钻井作业，尤其是能够满足试气对套管内液体的技术要求。但该专利技术为整套钻井液体系，其中的助剂材料脱离该体系后无法提供悬浮重晶石的效果，推广应用受到限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法，能够提高重晶石加重水基钻井液的高温悬浮稳定性，且该方法能够脱离钻井液体系，对水基钻井液单独进行稳定性提升，应用范围广。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法，包括以下步骤：
[0007]将现场采用重晶石加重的水基钻井液进行剪切搅拌，得到第一钻井液；
[0008]将所述第一钻井液、水和超微重晶石混合，使所得第二钻井液的密度与所述第一钻井液的密度相同；
[0009]向所述第二钻井液中加入硅酸镁铝，进行吸附
‑
交联，得到第三钻井液；
[0010]向所述第三钻井液中加入水性有机膨润土，进行强化。
[0011]优选的，所述水基钻井液包括聚合物
‑
KCl钻井液、无土相钻井液或聚磺水基钻井液。
[0012]优选的，所述剪切搅拌的速率为11000rpm，时间为10～30min。
[0013]优选的，所述第一钻井液的密度为1.0～2.5g/cm3；所述第一钻井液、水和超微重晶石混合的时间为30～60min。
[0014]优选的，所述水包括自来水、去离子水、蒸馏水或井场水，所述水的体积添加量为所述第一钻井液体积量的10～35％。
[0015]优选的，所述超微重晶石的粒径为1250目、2500目、5000目、8000目、10000目、12000目和15000目中的一种或多种。
[0016]优选的，以所述第二钻井液的体积为基准，所述硅酸镁铝的添加量为5～25g/L。
[0017]优选的，所述吸附
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交联的时间为10～30min。
[0018]优选的，以所述第三钻井液的体积为基准，所述水性有机膨润土的添加量为5～20g/L。
[0019]优选的，所述强化的时间为30～60min。
[0020]本专利技术提供了一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法，本专利技术首先通过对水基钻井液进行剪切搅拌，引起钻井液强湍流运动使得劣质固相颗粒团(密度低于2.7g/cm3的惰性固相)或重晶石颗粒团碎解悬浮，碎解后的小颗粒团在被钻井液浸润后，随着持续剪切进一步碎解，从而加快固相分散速度和提升固相分散程度；在此基础上稀释钻井液后，通过补充超微重晶石来降低钻井液中重晶石平均粒径达到减缓重晶石沉降速度的作用；随后添加硅酸镁铝，通过其晶体表面吸附电荷形成负双电层，并沿a轴或b轴方向部分断裂裸露出铝或硅原子的断键电荷，还形成可变的晶体端面双电层，端面的正电荷双电层与平面的负电荷双电层相互吸引，达到平衡时，晶体颗粒的边与面之间相互交联，形成“卡片宫”缔结网状结构，从而提高钻井液触变性，实现静态下高粘切流变特性来降低重晶石沉降速度，恢复剪切后粘度会随之复原不影响动态流变性；最后加入水性有机膨润土，进一步强化晶体分散重组特性以提高空间成网能力来维持重晶石悬浮稳定性。因此，本专利技术的方法一方面可以提高钻井液高温稳定性以维持悬浮重晶石所必须的粘度，另一方面微化了重晶石粒径以降低重晶石沉降速度，还通过强剪切促使重晶石充分分散来达到悬浮重晶石并维持稳定的目的。
[0021]实施例的结果表明，本专利技术的方法可以提高不同类型水基钻井液重晶石高温(150～200℃)悬浮稳定性能(稳定时间7～15天)，有助于预防重晶石沉降，减少井下复杂(长时间静置后井底重晶石沉降继而引发沉沙卡钻、井壁失稳、下套管困难和封隔器坐封失败等问题)，且该方法能够脱离钻井液体系，对水基钻井液单独进行稳定性提升，应用范围广。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法，包括以下步骤：
[0023]将现场采用重晶石加重的水基钻井液进行剪切搅拌，得到第一钻井液；
[0024]将所述第一钻井液、水和超微重晶石混合，使所得第二钻井液的密度与所述第一钻井液的密度相同；
[0025]向所述第二钻井液中加入硅酸镁铝，进行吸附
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交联，得到第三钻井液；
[0026]向所述第三钻井液中加入水性有机膨润土，进行强化。
[0027]在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水基钻井液重晶石高温悬浮稳定方法，包括以下步骤：将现场采用重晶石加重的水基钻井液进行剪切搅拌，得到第一钻井液；将所述第一钻井液、水和超微重晶石混合，使所得第二钻井液的密度与所述第一钻井液的密度相同；向所述第二钻井液中加入硅酸镁铝，进行吸附
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交联，得到第三钻井液；向所述第三钻井液中加入水性有机膨润土，进行强化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水基钻井液包括聚合物
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KCl钻井液、无土相钻井液或聚磺水基钻井液。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剪切搅拌的速率为11000rpm，时间为10～30min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一钻井液的密度为1.0～2.5g/cm3；所述第一钻井液、水和超微重晶石混合的时间为30～60mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：班国，许明标，由福昌，吴宇，舒曼，代一钦，
申请(专利权)人：中石化江汉石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：