本发明属于石油钻井工程,具体涉及一种防泥球钻井液及其制备方法和应用。
背景技术:
1、与陆地油气井不同,海洋油气井平台成本高昂,其中钻井周期控制是成本管控的关键,这就要求大幅度提高钻井机械钻速以缩短钻井周期。但是,海洋油气田提高机械钻速往往会出现钻屑携带不及时导致出泥球的现象,严重时会导致环空不畅引起泵压升高,继而造成各种井下复杂问题;另外,在泥岩段高机械钻速钻井过程中,钻头在高速破碎岩层时容易被水化的泥岩钻屑吸附包裹,进而降低破岩效率,导致机械钻速下降。
2、文献《磨溪-高石梯上部井段优快钻井钻井液技术》(《石油与天然气化工》2020年1月)公开了一种双盐-疏水聚合物钻井液体系,该钻井液体系失水造壁性好,抑制封堵性强,中压失水3.2ml,滚动回收率99.46%,抗泥岩污染达15%(w),创造了高石001区块311.2mm井眼8.46m/h的最快机械钻速记录。
3、文献《新疆塔北地区优快钻井钻井液技术》(《钻井液与完井液》2014年3月)公开一种优快钻井钻井液技术,着重突出钻井液的强包被、强抑制和强封堵防塌特性,在轮古7-18井取得较好的应用效果,全井平均机械钻速为13.53m/h。
4、文献《准西乌苏区块优快钻井液技术》(《鲁东大学学报(自然科学版)》2021年4月)公开了一种聚胺微纳米封堵防塌钻井液体系,具有抑制性好和封堵性强的特点,在准西乌苏区块10口井进行了现场应用,钻完井作业顺利,平均机械钻速达12.84m/h。
5、但是,与海洋钻井机械钻速相比,上述研究提及的优快钻井机械钻速仍然不高,海洋钻井机械钻速基本都在50m/h以上,部分井段甚至超过了150m/h,上述钻井液仍然无法满足海洋高速钻井要求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种防泥球钻井液及其制备方法和应用,本发明提供的防泥球钻井液满足海洋高速钻井对钻井液的要求。
2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、本发明提供了一种防泥球剂,包括以下组分:聚醚-硅氧烷共聚物,脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和炔二醇;所述聚醚-硅氧烷共聚物与脂肪胺聚氧乙烯醚的质量比为40~60:10~20;所述聚醚-硅氧烷共聚物与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为40~60:10~20;所述聚醚-硅氧烷共聚物与炔二醇的质量比为40~60:20~30。
4、优选的,所述脂肪胺聚氧乙烯醚包括十二胺聚氧乙烯醚和十八胺聚氧乙烯醚中的一种或两种;所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括月桂醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或几种;所述炔二醇包括2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇和2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇中的一种或几种。
5、本发明还提供了上述方案所述防泥球剂的制备方法,包括以下步骤:
6、将不饱和聚醚、不饱和有机硅氧烷、引发剂和水混合进行自由基聚合反应,得到聚醚-硅氧烷共聚物;将所述聚醚-硅氧烷共聚物与脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和炔二醇第四混合,得到防泥球剂。
7、优选的,所述不饱和聚醚与不饱和有机硅氧烷的质量比为30~50:1~5;所述不饱和聚醚包括聚乙二醇甲基烯丙基醚、聚氧烷基甲基烯丙基醚、聚丙二醇烯丙基醚和聚乙二醇二烯丙基醚中的一种或几种;所述不饱和有机硅氧烷包括3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷和3-(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
8、本发明还提供了一种防泥球钻井液,包括钻井液胶液和加重材料;所述钻井液胶液包括水和占所述水以下质量百分比的组分:
9、ph值调节剂0.6%~1.0%,降滤失剂0.8%~1.2%,封堵剂2.0%~4.0%,包被剂0.3%~0.6%,抑制剂3.0%~5.0%,防泥球剂3.0%~5.0%,抗磨减阻剂2.0%~3.0%,增粘剂0.3%~0.5%,无机盐8%~15%;所述防泥球剂为上述方案所述防泥球剂或上述方案所述制备方法得到的防泥球剂;所述加重材料的用量根据密度要求确定。
10、优选的,所述抑制剂的制备方法包括以下步骤:将有机羧酸、第一有机胺和共沸剂第一混合进行缩合反应,得到酰胺,将所述酰胺与第二有机胺和水第二混合,得到抑制剂。
11、优选的,所述有机羧酸与第一有机胺的质量比为10~30:40~60;所述有机羧酸与共沸剂的质量比为10~30:5~10;所述有机羧酸包括酒石酸、琥珀酸、苹果酸、月桂酸和4-甲基-4苯基-2-戊烯酸中的一种或几种;所述第一有机胺包括乙二胺、二乙二胺、2-丙烯胺、1,2-二甲基丙胺、己二胺和六亚甲基四胺中的一种或几种。
12、优选的,所述第二有机胺包括四甲基氯化铵、二甲基二烷基氯化铵、氯化胆碱、聚乙烯亚胺和聚醚二胺中的一种或几种;所述酰胺与第二有机胺的质量比为40~50:20~30。
13、本发明还提供了上述方案所述防泥球钻井液的制备方法,包括以下步骤:
14、(1)将ph值调节剂、降滤失剂、封堵剂、包被剂、抑制剂、防泥球剂、抗磨减阻剂、增粘剂、无机盐和水混合,得到钻井液胶液;
15、(2)将所述钻井液胶液和加重材料混合至目标密度,得到所述防泥球钻井液。
16、本发明还提供了上述方案所述防泥球钻井液或上述方案所述制备方法得到的防泥球钻井液在海洋油田高含泥岩地层优快钻井中的应用。
17、本发明提供了一种防泥球剂。本发明提供的防泥球剂,通过分子中亲水性的醚键、羟基吸附在钻屑表面,并利用疏水性的烷基和硅氧基形成憎水膜起到隔水作用,进而预防泥岩钻屑聚集成球和防止钻头泥包。
18、本发明还提供了上述方案所述防泥球剂的制备方法。本发明提供的制备方法步骤简单,操作方便,可行性高。
19、本发明还提供了一种防泥球钻井液。本发明提供的防泥球钻井液中,ph值调节剂用于调节钻井液ph值;降滤失剂起到降低钻井液滤失量的作用,以减少滤液向地层孔隙渗透;封堵剂用于改善钻井液滤饼质量,增强护壁性能;包被剂主要用于防止泥岩钻屑水化分散,保证钻屑完整性;抑制剂主要通过胺基优先与粘土中的硅氧六元环形成氢键吸附,从而阻止水分子进入晶层,进而抑制粘土水化膨胀,防止粘土水化造浆;防泥球剂则通过分子中亲水性的醚键、羟基吸附在钻屑表面,并利用疏水性的烷基和硅氧基形成憎水膜起到隔水作用,进而预防泥岩钻屑聚集成球和防止钻头泥包;抗磨减阻剂用于降低钻具摩阻扭矩;增粘剂可有效提高钻井液的黏度和动切力;无机盐有两方面功效,一是起到辅助抑制的作用,二是可用于提高钻井液密度,以减少固相加重材料的使用量。
20、本发明提供的防泥球钻井液采用上述组分,使其具备良好的抑制性和防泥球性能,能够满足海洋油田高速钻井要求,有效抑制高含泥岩地层中泥岩钻屑的水化膨胀和分散,在高速钻井过程中维持钻井液流变性能稳定,以控制较低的ecd附加值,保证井下安全,进而实现缩短钻井周期,提高生产效率。另外,本发明提供的防泥球钻井液能够有效预防高含泥岩地层快速钻井过程中出泥球和钻头泥包问题,助力井眼清洁,提高行程钻速。此外,本发明提供的防泥球钻井液能够有效降低高含泥岩地层快速钻井过程中钻具的摩阻扭矩,释放有效钻压,提高钻井时效。
21、本发明还提供了上述方案所述防泥球钻井液的制备方法。本发明提供的制备方法步骤简单,安全性好,可行性高,可以大规模工业化应用。
22、本发明还提供了上述方案所述防泥球钻井液或上述方案所述制备方法得到的防泥球钻井液在海洋油田高含泥岩地层优快钻井中的应用。本发明提供的防泥球钻井液具备良好的抑制性和防泥球性能,可以用于海洋油田高含泥岩地层优快钻井,经济效益显著。
1.一种防泥球剂,其特征在于,包括以下组分:聚醚-硅氧烷共聚物,脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和炔二醇;
2.根据权利要求1所述的防泥球剂,其特征在于,所述脂肪胺聚氧乙烯醚包括十二胺聚氧乙烯醚和十八胺聚氧乙烯醚中的一种或两种;
3.权利要求1~2任一项所述防泥球剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述不饱和聚醚与不饱和有机硅氧烷的质量比为30~50:1~5;
5.一种防泥球钻井液,其特征在于,包括钻井液胶液和加重材料;所述钻井液胶液包括水和占所述水以下质量百分比的组分:
6.根据权利要求5所述的防泥球钻井液,其特征在于,所述抑制剂的制备方法包括以下步骤:将有机羧酸、第一有机胺和共沸剂第一混合进行缩合反应,得到酰胺,将所述酰胺与第二有机胺和水第二混合,得到抑制剂。
7.根据权利要求6所述的防泥球钻井液,其特征在于,所述有机羧酸与第一有机胺的质量比为10~30:40~60;
8.根据权利要求6或7所述的防泥球钻井液,其特征在于,所述第二有机胺包括四甲基氯化铵、二甲基二烷基氯化铵、氯化胆碱、聚乙烯亚胺和聚醚二胺中的一种或几种;
9.权利要求5~8任一项所述防泥球钻井液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.权利要求5~8任一项所述防泥球钻井液或权利要求9所述制备方法得到的防泥球钻井液在海洋油田高含泥岩地层优快钻井中的应用。
