[发明专利]一种深水钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液，具体涉及一种具有良好水合物抑制性能并适用于深水钻探的钻井液。

背景技术

近年来，随着海洋油气勘探开发比例不断增加，深海油气钻探开发在能源发展中显得越来越重要。然而在深海油气钻探开发中，其作业环境恶劣，操作条件复杂，面临诸多复杂技术难题，包括钻井过程中钻井环境温度低、钻井液用量大、海底页岩稳定性能差、井眼清洗困难、钻探获得的气体在钻井液中形成水合物等问题，给钻井、完井工作带来严峻的挑战。

钻井流体是在旋转钻井中使用的循环流体，由于绝大多数使用的是液体，少量使用气体或泡沫，因此又称“钻井液”。钻井液在钻井工程中的主要功用是：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁；控制与平衡地层压力；悬浮岩屑和加重剂；在地面沉除岩屑；提供所钻地层的有关资料；将水功率传给钻头等。钻井液及其工艺是钻井工程能否成功的关键因素。人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要性。

钻井液作为钻井过程中的重要组成部分，其性能直接关系到深水钻井质量、钻井成本和钻井周期，深水钻井作业中的钻井液必须满足以下条件：①具有良好的页岩稳定性，能够有效稳定弱胶结地层；②能够有效抑制气体水合物的产生；③在低温条件下具有良好的流变特性；④在大直径井眼中具有良好的悬浮和清除钻屑的能力；⑤能够满足环保要求；⑥综合成本低。

目前，全球深水钻井最活跃的地区如墨西哥湾、西非和巴西常用的钻井液体系有高盐/木质素磺酸盐钻井液液体系、高盐/PHPA(部分水解聚丙烯酰胺)聚合物加聚合醇钻井液、合成基钻井液及油基钻井液体系等。在以上钻井液体系中，高盐、聚合物处理剂虽能够较好地改善钻井液在深水低温地层的相关性能，但经济成本较高，井控能力较弱；而油基钻井液使用成本高、不易分解，对环境有一定的影响，目前在深水油气钻探中已限制其使用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于制备一种具有抑制性能的深水钻井液，该钻井液能满足深水油气钻探所需的各项技术要求，并且环境污染小、原料成本低等特点。

本发明是通过以下技术方案来实现上述技术目的：

一种深水钻井液，在基浆中添加处理剂而成；每1L基浆中处理剂的加入量为：1g黄原胶XC、10～20g羧甲基纤维素钠Na-CMC、20～30g磺化酚醛树脂SMP-2、30～50g硅酸钠、10g聚乙烯吡咯烷酮PVP-K90、15g高改性沥青KAHM、50～100g氯化钠、0.5g十二烷基苯磺酸钠DBS、0.5～1g石墨、0.2～0.5g多聚甲醛。

在以上钻井液中，所述基浆为1L海水(主要成分为氯化钠、氯化钾、硫酸镁等盐类，含盐量为34.4‰)中先加入0.8～1.2g纯碱，再加入20～30g膨润土，在室温条件下经24小时水化后形成基浆。

另外，可以根据实际钻井工况加入API级重晶石粉等密度调节剂调节密度，优选密度范围为1.1～1.2g/cm³。

基浆形成后，在基浆中添加降滤失剂、防塌剂、泥页岩水化膨胀抑制剂、水合物生成抑制剂即得钻井液。降滤失剂为黄原胶XC、羧甲基纤维素钠Na-CMC、磺化酚醛树脂SMP-2。防塌剂为硅酸钠和高改性沥青。泥页岩水化膨胀抑制剂为羧甲基纤维素钠、磺化酚醛树脂SMP-2和硅酸钠。水合物生成抑制剂为羧甲基纤维素钠、磺化酚醛树脂SMP-2、PVP-K90和氯化钠。

黄原胶XC作为降滤失剂，还具有增粘、降失水、抗钙离子等作用；中高分子聚合物Na-CMC(优选粘度1400～2000mPa·s、取代度0.7～0.8的Na-CMC)和SMP-2作为高效抗污染降滤失剂，有较强的页岩抑制性，能够较好的改善钻井地层的相关性能，并且能够作为防聚剂，较好的抑制钻井液中水合物的形成；硅酸钠能增加钻井液的粘度，促使钻井液胶凝，阻止漏失，抑制页岩水化膨胀；水合物动力学抑制剂PVP-K90具有用量小、抑制效果强等优点，能很好的抑制钻井液中水合物的生成；KAHM作为防塌剂，能改善泥饼质量、降低HTHP滤失量、提高泥饼润滑性；无机盐氯化钠在深水钻井液中所起的主要作用为提高钻井液的抗冻性，其次为辅助抑制水合物的生成；DBS主要作为该钻井液的消泡剂；石墨作为润滑剂，对钻井液进行润滑降阻；多聚甲醛作为杀菌剂，能抑制钻井液中细菌的生长，防止聚合物发酵分解，失去粘度及作用。