本發(fā)明涉及化學(xué)產(chǎn)品制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著《環(huán)境保護(hù)法》等相關(guān)新環(huán)保法律法規(guī)的出臺，對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)更加重視，對環(huán)境污染的防治要求日益嚴(yán)格，相應(yīng)的懲處措施也越來越嚴(yán)格。在頁巖氣開采過程中，常規(guī)水基鉆井液解決不了長水平段頁巖井壁穩(wěn)定和潤滑摩阻問題，只能通過提高油基鉆井液水相含量，以降低油基鉆井液成本，尤其是降低漏失井的油基泥漿成本，降低鉆屑含油量，減輕鉆屑處理難度，提高環(huán)保性，同時降低頁巖氣綜合開發(fā)成本。但是，目前油基鉆井液體系，油水比例偏高，普遍都在80:20以上，使得油基鉆井液成本大幅度上升；提高水相含量后，受乳化劑種類的限制，存在流動性差、失水率高、電穩(wěn)定性低以及長水平段頁巖井壁失穩(wěn)等難題，且油基鉆井液漏失問題一直困擾鉆井生產(chǎn)，迫切需要發(fā)明一套適合長水平段頁巖高水相油基鉆井液來解決以上問題，從而達(dá)到環(huán)保、高效、低成本開發(fā)頁巖氣的目的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液及其制備方法，以油水為基礎(chǔ)，通過添加高效乳化劑、納米封堵劑等助劑，產(chǎn)品具有油水比例低、強(qiáng)抑制性、低剪切速率粘度高、電穩(wěn)定性強(qiáng)、封堵性強(qiáng)、潤滑性好、濾失量低、配方組成簡單等特性，而且具有環(huán)保、高效、低成本等優(yōu)點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液，包括油、清水、高效乳化劑、納米封堵劑、增粘提切劑、降濾失劑、活度控制劑、堿度調(diào)節(jié)劑和加重劑，所述油與清水的體積比為40:60-70:30，且每100mL油與清水的混合液中加入所述高效乳化劑3-5g、納米封堵劑2-4g、增粘提切劑1-3g、降濾失劑3-5g、活度控制劑15-20g、堿度調(diào)節(jié)劑2-5g、加重劑20-200g。
根據(jù)以上方案，所述油包括0號柴油、5號白油、氣質(zhì)油中的任意一種或一種以上的混合物。
根據(jù)以上方案，所述高效乳化劑包括羧酸聚酰胺、烷醇酰胺、聚酯酰胺、烷基伯胺、聚酰胺脂肪酸皂中的任意一種或一種以上的混合物。
根據(jù)以上方案，所述納米封堵劑包括納米聚合物、瀝青乳液、納米石墨、超細(xì)碳酸鈣、超細(xì)煅燒高嶺土中的任意一種或一種以上的混合物。
根據(jù)以上方案，所述增粘提切劑包括有機(jī)土、磷酸酯與氯化鋁的混合物、古馬隆樹脂中的任意一種或一種以上的混合物。
根據(jù)以上方案，所述降濾失劑包括氧化瀝青、磺化瀝青、超細(xì)瀝青粉、瀝青樹脂中的任意一種或一種以上的混合物。
根據(jù)以上方案，所述活度控制劑包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀、甲酸鈉、甲酸鉀中的任意一種或一種以上的混合物。
根據(jù)以上方案，所述堿度調(diào)節(jié)劑包括石灰、堿式碳酸鋅中的任意一種或兩者的混合物；所述加重劑包括鐵礦粉、重晶石、石灰石任意一種或一種以上的混合物。
本發(fā)明還提供了一種所述頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液的制備方法：在室溫條件下，按照原料油、高效乳化劑、清水、降濾失劑、納米封堵劑、增粘提切劑、堿度調(diào)節(jié)劑、活度控制劑、加重劑的順序，依次添加原料，每加完一種原料，均需要攪拌均勻再添加下一種原料。
根據(jù)以上方案，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為10000r/min；加完清水后，攪拌時間控制在30min以上，以使油水充分乳化均勻。
本發(fā)明的有益效果是：
1)本發(fā)明的產(chǎn)品油水比低，最低可以達(dá)到40:60，大幅度降低油相含量，而且流變性穩(wěn)定，破乳電壓大于400V；
2)本發(fā)明的產(chǎn)品高溫高壓失水低，小于2mL，利用水相液珠的高度分散，封堵孔隙，降低失水，降低了降濾失劑的加入劑量，從而減小了固相含量；
3)本發(fā)明的產(chǎn)品具有納米封堵的特性，能封堵微裂縫，形成內(nèi)外泥餅，內(nèi)泥餅滲透率接近于0，阻止鉆井液漏失，提高頁巖微裂縫的封堵性；
4)本發(fā)明的產(chǎn)品在高水相條件下頁巖穩(wěn)定性強(qiáng)，通過降低油基鉆井液內(nèi)相活度，控制地層和鉆井液的活度平衡，防止自由水向地層侵入，采用反滲透技術(shù)，同時水相的鹽水具有極強(qiáng)的抑制性，最終達(dá)到頁巖井壁穩(wěn)定的目的；
5)本發(fā)明的產(chǎn)品采用甲酸鉀、甲酸鈉等作為水相活度控制劑，可大幅度提高基液密度，降低油基鉆井液固相含量，塑性粘度也大幅度降低，有利于提高機(jī)械鉆速和降低循環(huán)壓耗；
6)本發(fā)明的制備方法步驟簡單、操作簡易、運行成本低等。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。
實施例1：
本發(fā)明提供一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液及其制備方法：
量取200mL0號柴油，在高速攪拌(10000r/min)的情況下，加入12g烷基伯胺，攪拌20min，然后加入200mL清水，攪拌40min；繼而加入8g瀝青乳液，攪拌20min；再加入4g的有機(jī)土，攪拌20min；再加入12g氧化瀝青，攪拌20min；然后加入60g氯化鈣，攪拌20min；再加入8g石灰，攪拌10min；最后加入320g重晶石(密度1.50g/cm3)攪拌20min，得到產(chǎn)品。
本實施例產(chǎn)品的性能如表1所示，各參數(shù)均是在室溫下測定的，其中，滾前狀態(tài)是配制完后測定性能，滾后狀態(tài)是將所配制的鉆井液在120℃下熱滾16h，然后冷卻到室溫測定性能。表1中各參數(shù)分別為：PV：塑性粘度；YP：動切力；GEL：靜切力；API：常溫中壓失水；HTHP：高溫高壓失水；破乳電壓：油基鉆井液的電穩(wěn)定性，破乳電壓越高，表示穩(wěn)定性越強(qiáng)；砂床深度：表示鉆井液的封堵能力，深度越小，表示封堵性能越好；潤滑系數(shù)：鉆井液的潤滑性，潤滑系數(shù)越小，表示潤滑性越好；熱滾回收率：是用來評價鉆井液的抑制性的方法，熱滾回收率越高，表示抑制性越強(qiáng)。
產(chǎn)品性能測定方法按照以下石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行執(zhí)行：
1、石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試第一部分水基鉆井液，GB/T16783.1-2006(PV、YP、GEL、API、HTHP、破乳電壓參數(shù)按照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行)
2、鉆井液用潤滑劑評價程序SY/T 6094-94(極壓潤滑系數(shù)按照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行)
3、頁巖抑制劑評價方法SY/T6335-1997(熱滾回收率按照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行)4、鉆井液用橋接堵漏材料室內(nèi)試驗方法SY/T5840-2007(砂床深度按照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行)
表1實施例1產(chǎn)品性能實驗數(shù)據(jù)
注：熱滾條件：120℃×16h，HTHP失水測定條件：3.5MPa×120℃，測定溫度：60℃。
實施例2：
本發(fā)明提供一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液及其制備方法：
量取200mL0號柴油，在高速攪拌(10000r/min)的情況下，加入6g烷醇酰胺和6g聚酯酰胺，攪拌20min，然后加入200mL清水，攪拌40min；繼而加入10g納米聚合物，攪拌20min；再加入6g的磷酸酯與氯化鋁的混合物，攪拌20min；再加入16g超細(xì)瀝青粉，攪拌20min；然后加入60g甲酸鈉，攪拌20min；再加入8g石灰，攪拌10min；最后加入320g重晶石(密度1.50g/cm3)攪拌20min，得到產(chǎn)品。
本實施例產(chǎn)品的性能如表2所示，各參數(shù)含義及測試方法與實施例1相同。
表2實施例2產(chǎn)品性能實驗數(shù)據(jù)
注：熱滾條件：120℃×16h，HTHP失水測定條件：3.5MPa×120℃，測定溫度：60℃。
實施例3：
本發(fā)明提供一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液及其制備方法：
量取200mL 0號柴油，在高速攪拌(10000r/min)的情況下，加入6g羧酸聚酰胺和6g聚酰胺脂肪酸皂，攪拌20min，然后加入200mL清水，攪拌40min；繼而加入4g納米石墨、4g超細(xì)碳酸鈣、4g超細(xì)煅燒高嶺土，攪拌20min；再加入6g古馬隆樹脂，攪拌20min；再加入16g氧化瀝青，攪拌20min；然后加入60g甲酸鉀，攪拌20min；再加入8g石灰，攪拌10min；最后加入320g重晶石(密度1.50g/cm3)攪拌20min，得到產(chǎn)品。
本實施例產(chǎn)品性能如表3所示，各參數(shù)含義及測試方法與實施例1相同。
表3實施例3產(chǎn)品性能實驗數(shù)據(jù)
注：熱滾條件：120℃×16h，HTHP失水測定條件：3.5MPa×120℃，測定溫度：60℃。
實施例4：
本發(fā)明提供一種適合頁巖氣長水平段用高水相油基鉆井液及其制備方法：
量取200mL 5號白油，在高速攪拌(10000r/min)的情況下，加入12g烷基伯胺，攪拌20min，然后加入200mL清水，攪拌40min；繼而加入4g納米石墨、4g超細(xì)碳酸鈣、4g超細(xì)煅燒高嶺土，攪拌20min；再加入4g有機(jī)土，攪拌20min；再加入12g氧化瀝青，攪拌20min；然后加入60g氯化鈣，攪拌20min；再加入8g石灰，攪拌10min；最后加入320g重晶石(密度1.50g/cm3)攪拌20min，得到產(chǎn)品。
本實施例產(chǎn)品性能如表4所示，各參數(shù)含義及測試方法與實施例1相同。
表4實施例4產(chǎn)品性能實驗數(shù)據(jù)
注：熱滾條件：120℃×16h，HTHP失水測定條件：3.5MPa×120℃，測定溫度：60℃。
以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者同等替換，但不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改和局部替換均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。