[发明专利]一种环保型高密度无固相加重剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料，涉及钻井液、完井液领域，尤其与一种环保型高密度无固相加重剂及制备方法有关。

背景技术

目前，广泛用于钻井液、完井液的加重剂主要有重晶石粉、石灰石粉、铁矿粉和钛铁矿粉等。因它们的密度不同，提高钻井液、完井液密度的能力也不同，但有一个共同的特点就是以固相颗粒的形式存在于所加重的流体中。使用这类加重剂会增加大量的固相颗粒，一方面会导致钻井液、完井液流变性和润滑性变差，影响其性能调控；另一方面，加重剂固相颗粒会堵塞岩石孔道，影响油气层渗透率，导致油气层破坏，油气井产量降低。油气层受到损害后恢复十分困难，且费用极其昂贵，这种损害若发生在完井、修井或压井作业中，情况会更加严重。采用无固相钻井液可防止固相侵入对油层孔隙的堵塞和污染。油气田完井液或测试液一般都要求使用无固相的无机盐或有机盐溶液加重体系。

以无机盐为主剂的加重剂，主要由NaCl、KCl、CaC1₂、MgC1₂、NaBr和ZnC1₂中的一种或若干种配制而成，成本高，流变性差，对油管具有很强的腐蚀作用，且环保性差。以甲酸铯为主剂的加重剂，是近年来发展起来的新型体系，虽然可使钻井液在无固相的情况下将密度提升至2.3g/cm³，但使用温度不超过150℃，这是由于甲酸盐在高溶解情况下，大大降低了水溶液的活度，从而造成外加剂与甲酸盐水溶液相溶性差的问题，在高温情况下尤为突出；且甲酸铯占比高的钻井液成本是普通盐水15-20倍，推广成本极高。然而无论无机盐还是有机盐在淡水或海水中的溶解度都是一定的，所以普通的无固相完井液体系密度一般不会很高，这样给高温高压井完井液和测试液的选择造成极大困难。

因此，现有的加重剂中，没有一种加重剂能够同时具备高密度、无固相、抗高温、环保无毒的特性。本发明针对此，提供一种新型加重剂及其制备方法，同时具有高密度、无固相、抗高温、环保的特性，尤其适合储层埋藏深、高温高压的油气井，适用于完井、射孔、试油气、修井、压裂作业。

发明内容

本发明提供一种环保型高密度无固相加重剂，解决现有无固相钻井液、完井液密度不高，腐蚀严重，且抗高温高压稳定性差等问题，同时具有无固相、高密度、抗高温、环保无毒、价格适中等特性。其密度可调，配制溶液的密度范围大，最高可达1.828g/cm³；适用温度范围宽，且腐蚀性小，有利于保护井下钻具及其橡胶件；同时，对地层污染性小，能被环境自然分解；与地层水、水基钻井液等的配伍性好，尤其适合储层埋藏深、高温高压的油气井，适用于完井、射孔、试油气、修井、压井等作业。

为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：

一种环保型高密度无固相加重剂，其特征在于，其各组分按重量百分数配比如下：

分散剂：0.02～0.05%；

增粘剂：0.3~1%；

螯合剂：0.5~1.2%；

缓蚀剂：0.6~2%；

可溶性加重材料：余量。

进一步，所述分散剂为聚丙烯酸钠、膦酰基羧酸共聚物中的一种或两种。

进一步，所述增粘剂为壳聚糖、琼脂、聚丙烯酰胺、黄原胶、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。优选增粘剂为黄原胶、羟丙基甲基纤维素中的一种或两种。

进一步，所述螯合剂为氨基膦酸型螯合树脂、乙二胺四乙酸二钠中的一种或两种。

进一步，所述缓蚀剂为多元聚羧酸、葡萄糖酸钠中的一种或两种。

进一步，所述可溶性加重材料为甲酸钾、柠檬酸钾、乙酸钾、硅酸钾、硫酸钾中的一种或多种。

一种环保型高密度无固相加重剂的制备方法，其特征在于，采用高温增溶分散工艺，具体包括以下步骤：

(1)按照重量配比取各组分原料混合，并搅拌均匀；

(2)加入水中高温溶解；

(3)蒸干，得到固体；

(4)将得到的固体粉碎成粉末，制得固体加重剂。

其中，步骤(2)所述高温溶解的温度为70-80℃。

按照上述方案制得固体加重剂，再与水按照不同比例配制成1.031~1.828g/cm³的加重剂水溶液。

本发明的有益效果是：