[发明专利]一种钻井液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液及其制备方法，特别是含有高软化点沥青组合物钻井液，属于石油钻井开采技术领域。

背景技术

沥青类产品在油气钻井过程中有着广泛的用途，可以作为钻井液（俗称泥浆）的重要组成部分。是国内外现代钻井工程不可缺少的重要剂种之一，具有良好的防塌、润滑、降低滤失和高温稳定等综合效能。随着石油勘探与开发的发展，钻井深度不断加深，钻遇地层愈来愈复杂，定向井、水平井等特殊工艺井的数量逐渐增多。这使钻井工程对钻井液用沥青类产品及其体系提出了更高的要求。一般软化点沥青会因为过度软化甚至流淌而无法满足深井下的高温作业要求。开发出高温性能好、有良好封堵性和降滤失性的高软化点沥青，以满足油田钻井工程的需要，具有十分重要的意义。

高软化点沥青是指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。高软化点沥青可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量的作用。

为了提高钻井液用沥青类产品的使用性能，国内外先后公开了很多方法对沥青进行改性。其中最主要的方法就对沥青进行磺化。如US3485745、CN99109453、CN201010250241等。这种方法虽然能够增加产品的水溶性，但是油溶率较低。沥青经磺化后主要生成了磺酸盐，产品的软化点几乎测不出来，只能在较低的温度条件下使用。而且其颗粒没有弹性、变形能力差，不能任意嵌入井内的孔道，特别是不规则形孔道，不能很好地起到封堵和降滤失的作用。同时，这种工艺较复杂，对环境容易造成污染。CN99123211公开了一种采用表面部分磺化的方法生产油井堵水剂的方法，这种方法的优点是提高了产品的油溶物含量（可达60%），从而提高了产品中可变形颗粒的含量。缺点是产品的软化点只有100℃左右，无法在深井和超深井中使用。

钻井液以其连续相分为油基钻井液和水基钻井液。高软化点石油沥青主要以油溶性为主，所以在油基钻井液中分散性好，应用不成问题。但是在水基钻井液中，由于其水溶性很小，存在分散困难、不易稳定的问题。这也是制约高软化点沥青在水基钻井液中广泛应用的一个主要因素。

高软化点沥青在钻井液中使用时，要求以极小的颗粒分散到泥浆体系中，这样既可以保证沥青分散均匀，又可以避免聚结成大的块状物堵塞振动筛而造成无法使用等问题的发生。通常情况下，沥青颗粒的粒径要求在120μm以下，甚至100μm以下方具有良好的使用效果。

然而，将沥青粉碎成小的颗粒是十分困难的。即使能够得到细小的沥青颗粒，要想在水基钻井液中稳定分散也是很不容易的。如果不能稳定分散就无法在井下起到封堵和降滤失的作用。为了解决以上问题，通常要加入大量的乳化剂，如CN200610048319、CN200510200450等，这样做虽然可以解决分散问题，但是如果加入的乳化剂表面活性差，不能起到很好的效果；表面活性强会造成气泡严重而无法继续使用的问题。一般多采用加入消泡剂的方法，但随着气泡的减少或消失，沥青颗粒又会重新聚沉，破坏钻井液体系的稳定。

发明内容

针对现有技术在高软化点沥青颗粒应用于水基钻井液过程中存在难于稳定分散，分散后容易重新粘结等问题，本发明提供一种通过将高软化点沥青组合物颗粒加入到水基钻井液中，并加入适当的性能调节剂、表面活性剂以及成膜助剂等添加剂，使高软化点沥青颗粒均匀、稳定地分散到钻井液中。本发明解决了高软化点沥青颗粒难于在水基钻井液中稳定分散的问题。

本发明钻井液包括基浆和添加剂，添加剂包括高软化点沥青组合物颗粒、性能调节剂、稳定分散剂和稳定分散助剂，其中高软化点沥青组合物颗粒加入量占钻井液总质量的2%~5%；高软化点沥青组合物颗粒按质量百分比计，包括下列组分：（1）基础沥青：70%～94.5%；（2）固体分散剂：5%～29.5%；（3）包被剂：0.1%～5%；沥青组合物颗粒的平均粒径为10～120μm，优选为30～100μm。

其中的性能调节剂为磺化褐煤、磺化酚醛树脂中的一种或几种，用量为沥青组合物颗粒质量的10%~20%。磺化褐煤和磺化酚醛树脂可以使用市售商品，也可以按本领域常规方法制备。

其中的稳定分散剂为十八烷基三甲基氯化铵或十二烷基硫酸钠等表面活性剂，用量为钻井液总质量的0.05%~0.5%；稳定分散助剂包括成膜助剂醇酯-12、三丙二醇单丁醚等，稳定分散助剂用量占沥青组合物颗粒总质量的1%~10%。