一种仿生钻井液及其制备方法

《一种仿生钻井液及其制备方法》是中国石油大学（北京）申请的专利，发明人是蒋官澄、宣扬、张县民、伍贤柱、陈俊斌、欧阳伟、罗陶涛。

荣誉表彰

2021年6月24日，《一种仿生钻井液及其制备方法》获得第二十二届中国专利金奖。 2100433B

《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》涉及石油和天然气勘探和开发领域的一种水基钻井液，具体地说是用于超深井及超高温地层钻探的一种超高温抗盐钻井液及其制备方法。

一种超高温抗盐钻井液及其制备方法专利目的

《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》提供了一种超高温抗盐钻井液，可应用于井底温度高（240摄氏度以上）和高盐（饱和盐）环境下的钻井施工，通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，降低钻井液的滤失量，减少有害液体向地层滤失。该钻井液具有良好流变性、润滑性，滤失量低，抗盐能力强。

《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》目的之一是提供一种超高温抗盐钻井液，目的之二在于提供一种超高温抗盐钻井液的制备方法。

一种超高温抗盐钻井液及其制备方法技术方案

《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》提供一种超高温抗盐钻井液，包含有按以重量份计的以下组分：

其中，以水为100份计，降滤失剂PFL-L优选0.5~4份，降滤失剂PFL-M优选0.5~4份，进一步优选0.5~3份，降滤失剂PFL-H优选0.5~5份，进一步优选0.5~3份，磺化酚醛树脂优选3~6份，磺化褐煤优选3~6份，固相化学清洁剂优选0.5~2份，高温防塌封堵剂优选2~5份，润滑剂优选2~5份，表面活化剂优选0.3~1份，pH值调节剂优选1.0~2.5份。

所述粘土，可选自钠膨润土和钙膨润土、凹凸棒土、海泡石中的至少一种；优选钠膨润土。所述钠膨润土可为天然钠基膨润土或钙基膨润土经钠化而得。所述粘土可形成钻井液基本的胶体稳定体系，由于切力悬浮作用，可以提高钻井液的悬浮稳定性。

所述降滤失剂PFL-L、PFL-M、PFL-H可为含有大量磺酸基团的不同相对分子量的聚合物，在含盐较高的情况下具有良好的抗高温降滤失能力，抗温达到240摄氏度；所述降滤失剂PFL-L、M、H为该申请人自主研发产品，已获得中国发明专利授权（ZL201110294876.8、ZL201110300021.1、ZL201110300019.4），并已获得美国专利（US 8623791B2）、哈萨克斯坦专利（KZ 28026）。所述降滤失剂PFL-L、PFL-M、PFL-H是含有大量磺酸基的不同相对分子量的聚合物，其中，PFL-L的分子量范围为10~30万，PFL-M的分子量范围为30~50万，PFL-H的分子量范围为50~70万。所述降滤失剂为超高温抗盐钻井液的主剂，其分子链刚性强、具有一定支化程度，并带有一定数量和配比的磺酸基和氨基官能团，在粘土矿物上吸附能力强，三种不同分子量的产品配合使用，使钻井液在超高温下不增稠、不絮凝，且有利于形成薄而致密的泥饼，具有优越的降滤失性能。

所述磺化酚醛树脂选自磺甲基酚醛树脂、阳离子磺化酚醛树脂、两性离子磺化酚醛树脂中的至少一种；优选磺甲基酚醛树脂。所述磺化酚醛树脂具体可为SMP-Ⅱ型。所述磺化酚醛树脂属于水溶性树脂，可吸附在粘土粒子的表面和端面,阻止自由水分子与粘土粒子的接触，使粘土粒子保持合理的级配，利于形成致密的泥饼。

磺化褐煤用于提高粘土的聚结稳定性，既有降失水作用又有稀释作用。

所述固相化学清洁剂可为ZSC-201；ZSC-201是一种小阳离子聚合物，具有良好的抑制地层和钻屑水化分散的能力，可以配合高分子量聚合物清除钻井液中的微细钻屑等有害固相。

所述高温防塌封堵剂选自中、高软化点沥青、磺化沥青、阳离子沥青粉中的至少一种；其中，环球法测软化点75~95摄氏度为中软化点沥青，环球法软化点为95~120摄氏度为高软化点沥青。优选磺化沥青，具体可为磺化沥清HQ-10。所述高温防塌封堵剂具有较高的软化点，可封堵地层的微裂隙，增加泥饼致密性和润滑性。

所述润滑剂包括酯类和高沸点矿物油类，其中，酯类可以是油酸甲酯、硬脂酸甲酯和棕榈酸甲酯等及其改性产物中的至少一种，高沸点矿物油类可选自7号工业级白油、15号工业级白油等。所述润滑剂具体可优选为SMJH-1；SMJH-1是改性的酯类润滑剂，含有可在高极压下与金属发生化学反应的组分，具有较好的极压润滑性能。

所述盐可为氯化钠或氯化钾中的至少一种；所述表面活性剂，为非离子的表面活性剂，可优选为非离子的失水山梨醇脂肪酸酯类，具体可选自失水山梨醇酐单油酸酯（斯盘80）、失水山梨醇酐单硬脂酸酯（斯盘60）、失水山梨醇酐单棕榈酸酯（斯盘40）中的至少一种；优选失水山梨醇酐单油酸酯。所述表面活性剂具有双憎作用,使粘土颗粒端面惰性化，提高钻井液的热稳定性。

pH值调节剂可保持钻井液pH值在9~11，该领域内通常的pH值调节剂都适用，具体可为碳酸钠或钾，氢氧化钠或钾；优选氢氧化钠或氢氧化钾。

所述加重剂选自重晶石、铁矿粉、碳酸钙中的至少一种；优选重晶石。

其中，所述盐和加重剂是可选组份，加重剂是否加入和加入多少是根据地层压力及钻井液密度的需要来确定，盐是根据钻遇的地层含盐情况确定配制淡水或盐水钻井液。具体地，该领域技术人员所公知的，地层压力大，在钻井过程中为平衡地层压力所需的钻井液密度就大。举例来说，如果地层压力系数是1.8，则所需钻井液密度一般在1.80~1.90克/立方厘米，那么需要加入密度4.2克/立方厘米左右的重晶石140~160份（每100份水中）。如果地层压力系数是1.0，所需钻井液密度一般在1.0~1.1克/立方厘米，基本上不需要加入重晶石。如果地层中不含盐膏层或没有盐水层，就可用淡水钻井液钻井；如果含大段盐膏层，就需要用饱和盐水钻井液，即每100份水中盐加量达到35份。

《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》提供一种超高温抗盐钻井液的制备方法。所述超高温抗盐钻井液的制备方法包括以下步骤：

（1）粘土基浆配制：将所述粘土加入水中制成粘土基浆，养护；其中，还可加入碳酸钠或碳酸钾，以助粘土分散；碳酸钠或碳酸钾的用量可以为粘土用量的0~10质量百分比，优选为3~6质量百分比。具体可包括将水加入容器内，边搅拌边加入碳酸钠或碳酸钾，待完全溶解，搅拌下慢慢加入粘土，高搅约20分钟，密封，室温养护至少24小时。

（2）钻井液制备：在养护后的粘土基浆中，在搅拌下加入所述降滤失剂PFL-H、PFL-M和PFL-L，溶解后，再在搅拌下加入包含磺化酚醛树脂、磺化褐煤、固相化学清洁剂、高温防塌封堵剂、润滑剂、表面活性剂、pH调节剂（若有盐，加入盐）在内的组分，加完后高搅，若有加重剂，再加入加重剂，高搅，即得超高温抗盐钻井液。

具体可包括：在养护后的粘土基浆中，在搅拌下依次加入降滤失剂PFL-H、PFL-M和PFL-L，高搅10~30分钟后，再在搅拌下加入磺化酚醛树脂、磺化褐煤、固相化学清洁剂、高温防塌封堵剂、润滑剂、表面活性剂、pH调节剂和盐在内的组分，加完后高搅10~30分钟，加入加重剂，再高搅约5~20分钟，即得超高温抗盐钻井液。所述高搅具体指8000~11000转/分钟。

一种超高温抗盐钻井液及其制备方法改善效果

《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》提供的超高温抗盐钻井液，在240摄氏度以上的高温下不增稠、流变性易于控制、抗氯化钠达30％（1升钻井液中氯化钠可达300克）、高温高压滤失量小。可应用于井底温度高于240摄氏度和高盐（饱和盐）环境下的钻井施工，应用效果良好。

2021年6月24日，《一种超高温抗盐钻井液及其制备方法》获得第二十二届中国专利银奖。 2100433B