[发明专利]抗248℃超高温的低密度水基钻井液及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及抗248℃超高温的低密度水基钻井液及其制备方法与应用，钻井液的原材料组成为：配浆水100份，碳酸钠0.2～0.3份，钠基膨润土1.5～4份，片碱0～0.5份，除氧剂0.3～0.5份，两性离子疏水缔合聚合物降滤失剂0.3～0.7份，阴离子型聚合物降滤失剂0.5～1.2份，磺甲基酚醛树脂‑Ⅱ型3～5份，磺甲基褐煤树脂3～5份，高软化点磺化沥青2～4份，改性石墨润滑剂1～3份，聚合醇1～3份，五号白油0～6份，乳化剂0～1份，聚羧酸盐流型调节剂0～2份，超高温封堵剂3～5份，API标准重晶石0～20份。该钻井液适用地层温度达248℃。本发明的超高温低密度水基钻井液在超高温条件下热稳定性强，钻井液流变性易于调控，性能维护简单，且成本低。

技术领域：

本发明涉及一种超深井钻井用抗超高温的低密度聚磺水基钻井液及其制备方法与应用，属于石油与天然气钻井工程、深地勘探钻井工程和地热井钻井工程中钻井液技术领域。

背景技术：

随着我国油气工业的发展，油气勘探地域逐渐由陆地向海洋深水、目的层由中浅层向深层和超深层拓展，超深层将是我国石油工业未来最重要的发展领域之一。超深井钻井过程中，井底处于超高温高压条件下，钻井井段长而且有大段裸眼，还要钻穿许多复杂地层，其作业条件较一般井要苛刻的多，于是对钻井液性能提出了更高更全面的要求。高温条件下钻井液中各组分均会发生降解、发酵、增稠及失效等变化，从而使钻井液的性能发生剧变，并且不易调整和控制。高密度钻井液发生压差卡钻及井漏、井喷等井下复杂情况的可能性会大大增加，保持钻井液良好的流变性和较低的滤失量亦会更加困难。一般而言，高温使钻井液的滤失造壁性能变坏，即泥饼变厚，渗透性变大，滤失量剧增。在超深井钻井中，超高温水基钻井液关键处理剂及钻井液体系的研制一直是重点攻关的技术难题之一，面临的主要技术难题油：第一，缺乏能够抗超高温的专用关键处理剂；第二，难以优化配制成具有良好流变性等性能的超高温低密度水基钻井液体系和超高温超高密度水基钻井液体系；第三，难以维持钻进过程中超高温水基钻井液流变性能的稳定。从理论上上分析可知，随温度和压力的逐渐升高，水的电离程度增加、介电常数持续减小、极性降低、氢键作用减弱和粘度的陡降等均不利于水溶性钻井液处理剂效能的有效发挥，同时，钻井液中中极性和非极性有机化合物的溶解性会增加，部分水溶性处理剂极有可能产生热致相分离现象；此外，超高温高压环境下，亚临界水对复杂天然高分子类水溶性钻井液处理剂中部分组分的萃取反应是复杂天然高分子材料类处理剂在水溶液中高温失效的重要原因；最后，超高温超高密度水基钻井液性能调控机理非常复杂，在超高温条件下水基钻井液用聚合物类处理剂极易发生高温降解、分子构象变化及热致相分离等现象，导致其高温增粘提切、护胶、降滤失及形成泥饼质量等功效变差，有时甚至失效。在超深井钻井工程中，针对地层压力系数较低的低密度水基钻井液在超高温条件下极易发生高温减稠作用，超高温环境中复杂的相互作用下传统的低密度水基钻井液技术措施往往顾此失彼，难以协同高效的解决。因此，超高温低密度水基钻井液技术仍是目前未能解决好的超深井低压油气藏钻井液重大技术难题。近五年来，我国超深井低压油气藏钻井实践亦表明，低密度水基钻井液抗超高温及其现场应用技术已成为超高温超深井钻井工程的技术瓶颈。