[发明专利]快速钻进剂配方及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种快速钻进剂(KSZJ)配方及制造工艺。

背景技术

随着油气勘探开发领域的不断扩展，钻井过程中遇到的地层越来越复杂，井越来越深，井下的复杂情况更是难以预料，处理的难度也在增加，深井高压下钻遇硬质地层泥页岩、软页岩、粘页岩及膨胀性页岩时，这类地层很容易水化膨胀导致井下复杂事故的发生，尤其是在西部深井钻井、钻遇山前强应力构造和大段泥页岩井段过程中井壁失稳问题表现尤为突出，同时，钻出的钻屑具有很强的粘附性能，很大程度上增强了钻屑与相接触钻头表面的粘合力，造成钻头泥包增加扭矩，同时泥包的钻头端面承担了部分钻压，限制钻头的切削深度，从而降低了钻井速度；目前大尺寸井段、深井深部井段和高密度钻井液机械钻速慢已成为影响勘探开发速度的主要技术瓶颈之一。

钻井速度是影响勘探与开发效益的关键因素，提高钻井速度可以大幅度降低钻井成本，加快勘探开发进程，提高钻井速度是深井超深井钻井过程中迫切需要解决的问题。同时，钻井速度的提高，能够减少钻井液侵泡油气层的时间，降低钻井液对储层的损害，有利于发现油气层及大幅度提高采收率。因此，开发出一套能够清洁钻头提高机械钻速的钻井液技术体系，对于提高油气井勘探开发效益具有极为重要的意义。

发明内容

本发明主要目的是解决上述问题，提供一种快速钻进剂(KSZJ)及其制造工艺，该钻进剂能够提高深井超深井钻井速度，从而降低勘探开发成本，降低开发风险、保护油气层、提高采收率。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种快速钻进剂，该快速钻进剂包括质量份数80-120份植物蛋白、质量份数160-240份的水、质量份数24-36份的浓度30-50％的磷酸、质量份数40-60份的二乙烯多胺、质量份数16-24份的磺化剂和PH值调节剂；

一种合成该快速钻进剂的制造工艺，为：

1)称取质量份数80-120份植物蛋白加入质量份数160-240份水中，在常温下静置100-140分钟后，在恒温45-55℃的条件下，振荡均匀；

2)将上述溶液水浴加热到50-70℃，用pH调节剂调节溶液pH值为7-9；

3)称取质量份数24-36份浓度30-50％的磷酸，滴入，恒温搅拌反应80-100分钟；

4)将上述溶液降温至30-40℃，称取质量份数16-24份磺化剂，滴入，恒温搅拌反应60-80分钟；

5)用pH调节剂调节溶液PH值7-9；

6)称取质量份数40-60份的二乙烯多胺，加入上述溶液，在50-70℃与上述溶液缩聚生成快速钻进剂；

磺化剂为发烟硫酸；

PH值调节剂为浓度30-50％的氢氧化钠水溶液。

本发明快速钻进剂的工作原理及有益效果：根据影响钻井速度的因素及作用机理研究，对吸附作用以及润湿反转原理的分析，提出了清洁钻头提高机械钻速钻井液必须具备特殊的性能，该钻井液具有的特殊性能是通过添加快速钻进剂实现的，因此，快速钻进剂分子必须具备以下特性，可概括为以下几方面：

(1)能够与岩石及钻屑吸附，使岩石、钻屑以及岩石及其孔隙的润湿性向亲油的方向转变；

(2)能够与金属表面有较强的定向吸附作用，能在金属表面形成润滑油膜，提高润滑性降低粘土颗粒在其表面的吸附；

(3)能够有效的清除亚微米粒子；

(4)具有良好的抗温性能；

(5)能够与钻井液体系中的其它处理剂具有良好的配伍性。

因此，快速钻进剂分子结构要具有强吸附基团(羟基、羧基、胺基、酰胺基、磷酸基、磺酸基)，同时增加其烃基链的长度，较长的烃基链，能提高吸附后钻具钻屑的疏水性能；由于蛋白质的三级结构，蛋白质分子具备-OH、-NH2、COOH-等官能团以及较长的有机分子链，因此，蛋白质是作为主链的最佳选择，再根据快速钻进剂需具备的特性，再增加特性官能团来实现快速钻进剂特定的功能。