[发明专利]一种钻井液用超高密度微粉体加重剂的制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种钻井液用超高密度微粉体加重剂的制备方法和用途。制备该超高密度微粉体加重剂的组成及重量份数如下：加重剂：70‑90、有机溶剂：15‑30、水溶液：20‑30、表面活性剂：2‑7、助表面活性剂5‑9，本发明的加重剂，其主要化学成分为铁粉或铁的化合物，加重剂密度大于6.5g/cm³,其比重远大于现使用的重晶石粉等常规加重剂，粒径D90小于35μm，具有趋于球型的粒型、粒貌和良好的分散性、悬浮性，与钻井液配伍性好，采用其作为加重剂所配出的超高密度钻井液具有良好的流变性与稳定性，可满足深井复杂井对超高密度钻井液的要求。

技术领域

本发明涉及一种油气井工程领域的加重剂，特别涉及一种钻井液用超高密度微粉体加重剂的制备方法和用途。

背景技术

当前，我国浅层油气资源储量因多年开发而日益枯竭，迫使我们将勘探目标转向深部地层资源，但随着钻井深度的提高，难免钻遇各种复杂地层，如川东北气田、塔里木油田克拉地区高压油气田、官渡板块、青海油田在柴达木盆地的冷湖七号构造、新疆地区南缘山前构造带、及南海油田和海外的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、阿塞拜疆等项目，经常钻遇高压气层、高压盐水层，有时还同时钻遇盐碱层等复杂地层，需要使用高性能的高密度钻井钻井液及高密度固井水泥浆。

国内的高密度钻井液基本上还是采用加重剂的方法，而加重剂的主要材料多为重晶石、赤铁矿等。Chiligcrian GV等人认为重晶石的加重极限可以达到2.64 g/cm³，超过此极限，钻井液的流变性与沉降稳定性之间的矛盾将不可调和，出现顾此失彼的困难。目前，国内市场上的加重剂大多采用传统的球磨工艺完成，由于加重剂材料强度高，一般球磨机加工时，细度＜150目，颗粒尺寸分布离散，且型貌多以片、棒状居多，在实际应用中，所配制的泥浆多存在流变性差，浆体不稳定、易沉降等成为配制高密度钻井液的关键问题，同时也较难满足较高密度（2.6～2.8g/cm³）钻井液的设计要求。

高密度钻井液流变性调控一直是深井和超深井钻井液工艺技术的难点。21世纪以来，为解决高密度钻井液在高温下的流变性调控问题，国外研究了一大批新型的抗高温处理剂和新型的加重材料。

贝克休斯公司使用专利加重材料——Micromax，并开发出了一种逆乳化钻井液。这种加重材料是四氧化锰，与重晶石颗粒相比，四氧化锰具有粒径小、颗粒呈球形的特点。由于球形颗粒的粒间摩擦很小，故钻井液的塑性粘度大幅度降低。虽然四氧化锰的密度比重晶石大得多，但其颗粒的尺寸却比重晶石小得多，这就意味着这些颗粒可以被弱结构的钻井液所支撑，同时在较低的屈服值下不会增加沉降的风险。Micromax可以改善钻井液的流变性能，同时降低加重材料发生沉降的趋势，可在高温高压井和小井眼中使用。对于高温高压井，减轻沉降趋势和降低塑性粘度能大幅度缩短钻井时间，减少井下漏失。连续管钻井和过油管钻井的发展也为该钻井液的使用提供了潜在市场。从健康与安全的角度来说，由于细颗粒尺寸和粉尘所带来的问题可以通过事先将加重材料与钻井液混合来避免。二氧化锰加重材料可以在粘度低的钻井液中使用，也不会造成沉降，但是四氧化锰加重的钻井液的成本较高。目前，国内还未见四氧化锰加重钻井液的研究和应用的报道。

因此，现有技术还有待于更进一步的改进和发展，特别是对加重剂的加工工艺进行必要的完善。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种钻井液用超高密度微粉体加重剂的制备方法和用途，以提高钻井液密度，解决高密度钻井液流变性差、易沉降等问题。

一种钻井液用超高密度微粉体加重剂的制备方法，包括如下步骤：