[发明专利]一种深井盐卤矿钻探饱和盐水钻井液及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于深部盐卤矿钻探勘查领域饱和盐水钻井液及制备方法。

背景技术

地下盐卤矿是一种重要的自然资源，对化工及制造业具有重要的意义。在钻进盐膏地层时，钻井液需要面临盐膏层污染，盐层遇水溶解，破碎及可溶盐的泥页岩水化膨胀、掉块甚至坍塌等问题，轻则造成井径扩大，井下复杂，重则引起卡钻事故的发生。同时也可能地层漏失导致钻井液密度比较低，不易控制盐卤层的蠕变导致塑性流动，过低的钻井液液柱压力，使本来已不稳定的井眼更加失稳发生事故。因此钻井液是盐膏层钻井的关键技术之一，直接影响到钻井作业的成败。

近年来，盐卤及盐卤矿勘探钻井施工的深入逐渐增加，由于地温梯度的存在，井底温度比较高，对钻井液性能影响显著。高温条件下，钻井液表观粘度、塑性粘度、动切力及静切力极易发生不可逆上升或下降，同时钻井液的滤失量急剧上升。此外，钻井液中的有机处理剂在高温条件下的降解或交联反应，易导致上述性能剧烈变化，悬浮岩粉及流动性恶化。地面饱和盐水钻井液在井底高温条件下会转变为欠饱和态，导致岩芯样品的溶解，降低取芯效率。高温环境中，有机处理剂在饱和盐水钻井液中高浓度的电解质作用下，使钻井液产生气泡，导致密度下降。另外高温条件下的饱和盐水钻井液中，电解质对钻具的腐蚀作用增强，会使钻柱发生点蚀和应力腐蚀，造成严重井内事故。

目前抗高温钻井液得到了广泛研究，多集中在开发新型抗高温有机处理剂，尽管如此，抗高温饱和盐水钻井液的研究较少，在深井盐卤矿钻探中，钻井液不仅需要能够抵抗高温带来的物理化学效应，同时要能够在较大温差下保持体系内无机盐处于饱和状态，从而保证钻进作业顺利进行。因此深井盐矿及盐卤矿钻探用钻井液研究和开发对正在开展的深部盐卤矿勘探以及国家未来深部大陆钻探和海洋钻探具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对深部盐卤矿的钻探勘查钻探施工对钻井液抗温、抗盐性能的需求，提供一种具有抗温、抗盐性能同时具有良好流变性、滤失性能、抑制性的深井盐卤矿钻探饱和盐水钻井液。

本发明的另一目的是提供一种深井盐卤矿钻探饱和盐水钻井液的制备方法。

本发明之深井盐卤矿钻探饱和盐水钻井液是由下述重量份的组分构成：

水100份；膨润土2-4份；海泡石1-2份；锂皂石0.5-1份；磺化沥青粉(FT-1)1-4份；无机盐重结晶抑制剂0.2-1份；抗盐共聚物(GTQ)0.4-2份；腐殖酸钾(KHm)0.3-0.5份；水基消泡剂0.1-0.5份；碳酸钠0.2-1份；氢氧化钠0.1-0.3份；氯化镁2-10份；氯化钾7-15份；氯化钠20-35份。

所述的海泡石为长纤维状的热液型海泡石即α-型海泡石，结构为硅氧四面体和镁氧八面体组成。

所述的锂皂石为硅酸镁锂，是一种结构式为(Na,Li)_X{(Mg_3-X,Li_X)₃[Si₄O₁₀](OH)₂}nH₂O，由硅氧四面体和镁-氧八面体在Z轴方向上以2：1的周期性排列形成的层状硅酸盐矿物，四面体中心的Si⁴⁺和八面体中心的Mg²⁺被低价的Li⁺取代形成的化合物。具有良好的抗温能力和增稠触变性，用于调节体系在高温下的流变性能。

所述的无机盐重结晶抑制剂主要是用于改善由于温差导致的饱和盐水钻井液在地面和井底发生的重结晶盐析状况。本发明中使用的无机盐重结晶抑制剂是荆州嘉华科技有限公司生产的JYYJ，以及湖北汉科新技术股份有限公司生产的NTA。

所述的水基消泡剂为二甲基硅油与高分子材料聚合而成的复合型有机硅消泡剂，溶解性好，消泡效果优异。

所用的膨润土、海泡石、锂皂石、磺化沥青、无机盐重结晶抑制剂、抗盐共聚物(GTQ)、腐殖酸钾(KHm)和水基消泡剂均为市场销售产品。

本发明之深井盐卤矿钻探饱和盐水钻井液的制备方法，该方法的步骤如下：

一、在100克水中，加入0.2-1克碳酸钠，电动低速搅拌溶解，然后加入膨润土2-4克；海泡石1-2克；锂皂石0.5-1克，常温下电动高速(8000转/分钟)搅拌30分钟使之混合分散均匀，预水化24小时；

二、然后在电动高速搅拌下加入磺化沥青粉(FT-1)1-4克，搅拌10分钟，加入GTQ抗盐共聚物0.4-2克，搅拌10分钟，加入KHm腐殖酸钾0.3-0.5克，搅拌10分钟；