一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及钻井领域，更进一步说，涉及一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系及其制备方法和应用。

背景技术：

2.近年来，随着全球能源需求的不断增加及常规油气资源的枯竭，油气资源勘探开发领域逐渐由中浅层向深层、超深层拓展，深层将是石油工业未来最重要的发展领域之一。深层油气资源钻探过程均不同程度存在高温高压地层，对高密度钻井液体系的高温稳定性提出了更高要求。
3.自20世纪20年代以来，重晶石一直是钻井液的标准加重材料，通常采用密度为4.2-4.3g/cm3，粒径分布为25-75μm的api重晶石来提高钻井液密度。采用常规重晶石加重的高密度钻井液固相含量较高，重晶石在钻井液中质量分数有的甚至高达70％以上。在深层、超深层钻井过程中主要存在以下问题：
①
在高温高压条件下，钻井液稳定性尤其是沉降稳定性差、流变性和滤失量控制十分困难；
②
重晶石不可酸溶，沉降后的固相颗粒对地层岩石孔喉的堵塞会对油气层造成极大伤害；
③
根据研究报道加重材料对管材的冲蚀性受颗粒形状影响较大，圆球状的材料相比多棱角的材料对管具的冲蚀损伤降低60％以上。常规重晶石球度差、多棱角，且粒径较大，对管具的冲蚀程度较大，容易导致钻杆、套管等井下管具损坏，导致井下复杂。
4.目前，国内外企业和研究机构针对超微加重材料在钻井液中的应用进行了有益探索。阿联酋石油公司zadco在上扎库姆油田的碳酸盐储层采用以超微钛粉作为加重剂的油基钻井液进行超大位移延伸井作业，钻达井深9418m，该体系具有良好沉降稳定性，可有效降低储层损害。美国和阿布扎比的合资公司ahg在阿联酋diyab进行一项非常规的勘探施工，因钻遇高压层，采用超微钛铁粉加重钻井液至密度2.35g/cm3，有效降低了高密度钻井液固相含量，钻井液性能稳定，成功钻达目的层。中国发明专利《用于高温高压超深井的超微油基钻井液及其制备方法》cn104610946a涉及了一种用于高温高压超深井的超微高密度油基钻井液，含有以下重量份的原料：水20-40；柴油250-500；乳化剂2-10；润湿剂3-15；有机土2-8；降滤失剂15-25；氯化钙5-10；氧化钙5-10；api重晶石450-800；超微加重材料350-660。该发明提供的油基钻井液，利用超微矿粉和普通重晶石一起复配加重油基钻井液。该发明提供的超微高密度油基钻井液密度可达2.8g/cm3，比普通重晶石加重钻井液能具有更好的沉降稳定性和高温高压滤失性，满足于深井超深井及复合盐层钻井。该体系的特征之一是采用超微加重材料加重钻井液，所述的超微加重材料选自超微重晶石、超微铁矿粉和超微锰矿粉重的一种或几种，加重材料平均粒径在0.5-6μm。该体系比采用普通重晶石加重的油基钻井液具有更好的沉降稳定性和高温高压滤失性。中国发明专利《超高密度过饱和盐水钻井液》cn105176502a涉及了一种超高密度过饱和盐水钻井液，由碱度调节剂、降滤失剂、井壁稳定剂、流型调节剂、甲酸钾、粉状可溶盐、超微加重剂、重晶石和水相组成；该发明的钻井液能有效抑制盐膏层蠕变、盐溶和泥岩水化膨胀，且在超高密度情况下，具有较好的
流变性。该钻井液密度为2.50-2.60g/cm3，采用普通重晶石、超微铁矿粉和四氧化三锰中的一种或多种混合加重，重晶石粒径250目、密度＞4.3g/cm3，超微加重剂的粒径为1200目、2000目、3000目或5000目，该体系具有优良的流变性和滤失性。但是其中重晶石不可酸溶，沉降后的固相颗粒对地层岩石孔喉的堵塞会对油气层造成很大伤害。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系。具体地说涉及一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系及其制备方法和应用。本发明通过引入一种或多种具有密度高、酸溶率高、沉降稳定性好及对管材冲蚀率低等特点的球形超微加重剂，结合其它钻井液关键处理剂，提供一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液及其制备方法，解决常规重晶石等加重剂侵入储层无法酸化解堵引起的储层伤害，同时改善高密度钻井液高温下的沉降稳定性和流变滤失性，降低高密度钻井液对钻杆、套管等井下管具的冲蚀。
6.本发明的目的之一是提供一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，可包含重量份数计的以下组分：
[0007][0008]
优选地，
[0009]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液的密度可为1.5～2.5g/cm3之间可调。
[0010]
其中，所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，可包含碱度调节剂；
[0011]
以所述水的用量为100重量份，所述碱度调节剂的用量可为0.1～1.0重量份，优选0.1～0.6重量份；和/或，
[0012]
所述的碱度调节剂可为烧碱或纯碱的一种或多种。
[0013]
所述的高分子包被剂可为丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液采用反相乳液聚合工艺聚合而成的有机高分子聚合物或者为聚丙烯酰胺钾盐kpam；优选为高分子包被剂smpfl-h或聚丙烯酰胺钾盐kpam。
[0014]
所述的抗温抗盐降滤失剂可为一种含吸附基团、环状及梳型结构的聚合物，分子量范围在10～15万；优选为抗温抗盐降滤失剂smpfl-l或者为磺酸盐共聚物降滤失剂dsp-2。
[0015]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含活度调节剂；
[0016]
以所述水的用量为100重量份，所述活度调节剂的用量可为20～40重量份，优选20～35重量份；和/或，
[0017]
所述的活度调节剂可选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。
[0018]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含抗高温磺化材料；
[0019]
以所述水的用量为100重量份，所述抗高温磺化材料的用量可为1.0～4.0重量份，优选3.0～4.0重量份；和/或，
[0020]
所述的抗高温磺化材料可选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。
[0021]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含封堵防塌剂；
[0022]
以所述水的用量为100重量份，所述封堵防塌剂的用量可为1.0～5.0重量份，优选2.0～4.0重量份；和/或，
[0023]
所述的封堵防塌剂可选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、膏状沥青、超细碳酸钙的一种或多种；优选地，所述超细碳酸钙可为1250-2000目；所述抗高温镶嵌成膜防塌剂优选为smna-1。
[0024]
所述的环保润滑剂可为通过改性手段引入极压元素的天然油脂或合成酯类；所述极压元素可选自n、s、p中的至少一种；所述的环保润滑剂优选为环保润滑剂smlub-e。
[0025]
所述的球形超微加重剂可选自球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉和球形超微钛铁矿粉的一种或多种；
[0026]
优选地，
[0027]
所述球形超微铁矿粉的密度为4.60～4.80g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在2～8μm，球形度＞92％；和/或，
[0028]
所述球形超微锰矿粉的密度为4.70～4.90g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在0.5～3μm，球形度＞95％；和/或，
[0029]
所述球形超微钛铁矿粉的密度为4.80～5.00g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在1～5μm，球形度＞90％。
[0030]
本发明目的之二是提供所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系的制备方法，可包括以下步骤：
[0031]
(1)制备膨润土浆；
[0032]
(2)将包含高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、环保润滑剂在内的组分，按照所需用量依次加入到步骤(1)的膨润土浆中，得到基浆；
[0033]
(3)将所需量的球形超微加重剂加入步骤(2)的基浆中，混合，即得。
[0034]
本发明目的之三是提供所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系的应用，优选在深井、超深井中的应用。
[0035]
在具体实施例中，
[0036]
本发明目的之一是提供一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，可包含重量份数计的以下组分：
[0037][0038]
其中，
[0039]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液的密度可为1.5-2.5g/cm3之间可调，优选为1.7～2.5g/cm3之间可调；可根据实际需要进行调节。
[0040]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含碱度调节剂；以所述水的用量为100重量份，所述碱度调节剂的用量可为0.1～1.0重量份，优选0.1～0.6重量份；和/或，
[0041]
所述的碱度调节剂可为烧碱或纯碱的一种或多种。
[0042]
所述的高分子包被剂可为聚丙烯酰胺钾盐kpam或者为一种丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液聚合而成的有机高分子聚合物，采用反相乳液聚合工艺制备，分子量可达到1000～1500万，具有足够长的链长度以形成相当强的包被、抑制作用。所述的高分子包被剂优选为聚丙烯酰胺钾盐kpam或中国石化石油工程技术研究院生产的高分子包被剂smpfl-h，更优选为高分子包被剂smpfl-h。
[0043]
所述的抗温抗盐降滤失剂可为一种含吸附基团(例如含磺酸基、羧基等)、环状及梳型结构的聚合物，抗温可达到240℃，抗盐饱和，具有合理的分子量分布，分子量范围可为10～15万，在高温高盐下降滤失效果好，并可控制流变性。具体可选自中国石化石油工程技术研究院的抗温抗盐降滤失剂smpfl-l或者为磺酸盐共聚物降滤失剂dsp-2(生产厂家：山东得顺源石油科技有限公司)。
[0044]
所述的环保润滑剂可选自一种天然油脂或合成酯类，优选可通过改性手段，引入极压元素(例如n、s、p等)，提高抗温性、水解稳定性、低温流变性等性能，研发的一种抗高温环保高效润滑剂。所述的环保润滑剂优选为环保润滑剂smlub-e，具体可参考现有技术(钱晓琳,宣扬,林永学,杨小华.钻井液环保润滑剂smlub-e的研制及应用[j].石油钻探技术,2020,48(1):34-39)中提及的环保润滑剂smlub-e。
[0045]
在本技术的一些具体实施中，
[0046]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含活度调节剂；
[0047]
以所述水的用量为100重量份，所述活度调节剂的用量可为20～40重量份，优选20～35重量份；和/或，
[0048]
所述的活度调节剂可选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。钾盐与钠盐相比，除了能够提供低活度外，钾离子还能够进入膨润土晶层中并置换出水化钠离子，从而起到抑制黏土晶层膨胀的作用，抑制作用更强。但钾盐成本高于钠盐，一般情况下钾盐与钠盐可以复配使用。
[0049]
在本技术的一些具体实施中，
[0050]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含抗高温磺化材料；
[0051]
以所述水的用量为100重量份，所述抗高温磺化材料的用量可为1.0～4.0重量份，优选3.0～4.0重量份；和/或，
[0052]
所述的抗高温磺化材料可选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。
[0053]
在本技术的一些具体实施中，
[0054]
所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，还可包含封堵防塌剂；
[0055]
以所述水的用量为100重量份，所述封堵防塌剂的用量可为1.0～5.0重量份，优选2.0～4.0重量份；和/或，
[0056]
所述的封堵防塌剂可选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、膏状沥青、超细碳酸钙的一种或多种；优选地，所述超细碳酸钙为1250-2000目；其中，所述抗高温镶嵌成膜防塌剂具体可为中国石化石油工程技术研究院生产的smna-1。
[0057]
所述的超微加重剂可选自球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉和球形超微钛铁矿粉的一种或多种；其中，球形超微铁矿粉的密度可为4.60～4.80g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在2～8μm，球形度＞92％；球形超微锰矿粉的密度可为4.70～4.90g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在0.5～3μm，球形度＞95％；球形超微钛铁矿粉的密度可为4.80～5.00g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在1～5μm，球形度＞90％。在实践中，可对市售超微加重剂进一步进行球磨而得到所述规格的超微加重剂。
[0058]
本发明所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液，通过研选球形超微加重剂及钻井液抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、封堵防塌剂等关键处理剂，提供一种可用于深井、超深井的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液。
[0059]
球形超微加重剂粒径较小，球形度高，具有优异的悬浮稳定性和热稳定性，使得超微加重钻井液较常规重晶石加重的钻井液具有更好的高温稳定性和流变性，形成的泥饼更加光滑致密，滤失性好，有利于维持井壁稳定。该球形超微加重剂酸溶率较高，可有效解决常规重晶石等不可酸溶加重剂侵入储层无法酸化解堵引起的储层伤害。同时，该球形超微加重剂粒径更小，球形度高≥90％，对管材冲蚀度比常规重晶石降低60-70％，可有效降低高密度钻井液对钻杆、套管等井下管具冲蚀。
[0060]
本发明目的之二是提供一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系的制备方法，可包括以下步骤：
[0061]
(1)将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合养护，得到膨润土浆；具体可为将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌4～8h，室温下养护24～48h；
[0062]
(2)将包含高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂(若有)、抗高温磺化材料(若有)、封堵防塌剂(若有)、环保润滑剂在内的组分，按照所需用量依次加入到步骤(1)养护好的膨润土浆中，具体可每加入一种材料充分搅拌0.5～1h后再加入下一种材料，得到基浆；
[0063]
(3)按照设计密度，将所需量的球形超微加重剂加入步骤(2)的基浆中，混合，充分搅拌1～2h，即得。
[0064]
本发明目的之三是提供所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系或者根据
所述的制备方法制备得到的超微加重钻井液体系的应用，优选在深井、超深井中的应用。
[0065]
本发明的效果
[0066]
(1)本发明所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液，通过研选球形超微加重剂及钻井液抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、封堵防塌剂等关键处理剂，提供一种可用于深井、超深井的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液。
[0067]
(2)本发明提供的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系采用的加重剂为密度较高的球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉和球形超微钛铁矿粉的一种或多种。球形超微加重剂粒径较小，球形度高，具有优异的悬浮稳定性和热稳定性，使得超微加重钻井液较常规重晶石加重的钻井液体系具有更好的高温稳定性和流变性，同时形成的泥饼更加光滑致密，滤失性好，有利于维持井壁稳定。
[0068]
(3)球形超微铁矿粉、超微锰矿粉和超微钛铁矿粉酸溶率较高，可有效解决常规重晶石等不可酸溶加重剂侵入储层无法酸化解堵引起的储层伤害。
[0069]
(4)球形超微加重剂粒径更小，球形度高≥90％，对管材冲蚀度比常规重晶石降低60～70％，可有效降低高密度钻井液对钻杆、套管等井下管具冲蚀。
附图说明
[0070]
图1：钻井液沉降稳定系数随时间的变化；
[0071]
图2：加重剂酸溶率测试。
具体实施方式
[0072]
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
[0073]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0074]
原料来源
[0075]
实施例与对比例中采用的原料，如果没有特别限定，那么均是现有技术公开的，例如可直接购买获得或者根据现有技术公开的制备方法制得。
[0076]
高分子包被剂smpfl-h，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院，分子量：1000～1500万；
[0077]
抗温抗盐降滤失剂smpfl-l，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院，分子量：10～15万；
[0078]
磺甲基酚醛树脂，生产厂家：山东得顺源石油科技有限公司，代号smp-3；
[0079]
褐煤树脂，生产厂家：昆明金思达化工有限公司，代号spnh；
[0080]
超细碳酸钙(1250～2000目)，生产厂家：新疆疆润油田钻采助剂有限责任公司；
[0081]
抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院；
[0082]
环保润滑剂smlub-e，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院；
[0083]
球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉、球形超微钛铁矿粉：这三种超微加重剂是市售超微铁矿粉(四川新创能石油工程技术有限公司)、超微锰矿粉(四川新创能石油工程技术有限公司)、超微钛矿粉(沙克(天津)石油技术服务有限公司)，这三种加重剂经过行星式球磨机进行球磨处理得到所需粒度及球形度的球形超微加重材料。得到的球形超微铁矿粉的密度为4.60-4.80g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在2-8μm，球形度＞92％；球形超微锰矿粉的密度为4.70-4.90g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在0.5-3μm，球形度＞95％；球形超微钛铁矿粉的密度为4.80-5.00g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在1-5μm，球形度＞90％。
[0084]
以下实施例配比中的百分比(％)，若无特殊说明，均指重量百分比。
[0085]
实施例1：
[0086]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂+1.5％抗温抗盐降滤失剂+1.5％磺甲基酚醛树脂+1.5％褐煤树脂+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂+2％超细碳酸钙+1.5％环保高效润滑剂+15％甲酸钾+10％kcl+300％球形超微铁矿粉。
[0087]
根据上述实施例体系配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h，得到膨润土浆。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、抗高温磺化材料、封堵防塌剂、环保润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用加重剂将基浆加重至密度2.5g/cm3备用。
[0088]
实施例2：
[0089]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂+1.5％抗温抗盐降滤失剂+1.5％磺甲基酚醛树脂+1.5％褐煤树脂+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂+2％超细碳酸钙+1.5％环保高效润滑剂+15％甲酸钾+10％kcl+290％球形超微锰矿粉。
[0090]
根据上述实施例体系配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h，得到膨润土浆。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、抗高温磺化材料、封堵防塌剂、环保润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用加重剂将基浆加重至密度2.5g/cm3备用。
[0091]
实施例3：
[0092]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂+1.5％抗温抗盐降滤失剂+1.5％磺甲基酚醛树脂+1.5％褐煤树脂+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂+2％超细碳酸钙+1.5％环保高效润滑剂+15％甲酸钾+10％kcl+280％球形超微钛铁矿粉。
[0093]
根据上述实施例体系配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h，得到膨润土浆。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、抗高温磺化材料、封堵防塌剂、环保润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用加重剂将基浆加重至密度2.5g/cm3备用。
[0094]
实施例4：
[0095]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂+1.5％抗温抗盐降滤失剂+1.5％磺甲基酚醛树脂+1.5％褐煤树脂+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂+2％超细碳酸钙+1.5％环保高效润滑剂+15％甲酸钾+10％kcl+145％球形超微锰矿粉+140％球
形超微钛铁矿粉。
[0096]
根据上述实施例体系配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h，得到膨润土浆。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、抗高温磺化材料、封堵防塌剂、环保润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用加重剂将基浆加重至密度2.5g/cm3备用。
[0097]
实施例5：
[0098]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+1％高分子包被剂+2％抗温抗盐降滤失剂+1.5％磺甲基酚醛树脂+1.5％褐煤树脂+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂+2％超细碳酸钙+1.5％环保高效润滑剂+15％甲酸钾+10％kcl+300％球形超微锰矿粉。
[0099]
根据上述实施例体系配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h，得到膨润土浆。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、抗高温磺化材料、封堵防塌剂、环保润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用加重剂将基浆加重至密度2.5g/cm3备用。
[0100]
对比例1：
[0101]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂+1.5％抗温抗盐降滤失剂+1.5％磺甲基酚醛树脂+1.5％褐煤树脂+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂+2％超细碳酸钙+1.5％环保高效润滑剂+15％甲酸钾+10％kcl+350％普通重晶石。
[0102]
根据上述实施例体系配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h，得到膨润土浆。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、抗高温磺化材料、封堵防塌剂、环保润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用加重剂将基浆加重至密度2.5g/cm3备用。
[0103]
下面对实施例的产品性能及应用效果进行说明。
[0104]
(1)流变滤失性能
[0105]
参照标准gb/t 16783-1997水基钻井液现场测试程序，将实验浆装入高温老化罐中，在180℃下热滚老化16h，实验考察一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系180℃/16h热滚前后的流变、滤失性能，结果如表1所示。
[0106]
表1各实验钻井液体系流变滤失性能
[0107][0108]
注：av为钻井液表观粘度；pv为钻井液塑性粘度；yp为钻井液动切力；gel为钻井液初切/终切；fl
api
为钻井液中压失水量；fl
hthp
为钻井液高温高压失水量。
[0109]
由实验结果可知，采用球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉和球形超微钛铁矿粉加重的钻井液流变性、滤失性比采用普通重晶石加重的钻井液更加优异，粘度、切力适中可显著降低钻井液当量循环密度，提高钻井效率，降低漏失风险。同时，滤失量低，可减少钻井液滤液侵入地层，降低井壁失稳风险。这是因为，超微加重材料密度高，加重同等密度钻井液所需要的量少，同时材料球形度较高，颗粒与颗粒间以及颗粒与液相间的摩擦小，从而能获得更优异的流变性。同时，超微加重材料粒径远小于普通重晶石，从而能够产生更加薄而致密的泥饼，滤失性能优异。
[0110]
(2)沉降稳定性
[0111]
沉降稳定性是反映钻井液中各种固相颗粒在钻井液中分布状态的技术指标，在加重钻井液中，主要是指加重剂颗粒在各种条件下(如高温高压环境、盐污染等)钻井液中能保持均匀分布时间的长短。高温高压环境下的沉降稳定性更加有代表性，高温高压环境下沉降稳定性较好的钻井液，室温下沉降稳定性也较好。评价实验时需要关注钻井液的高温高压沉降稳定性。
[0112]
采用沉降因子sf来评价体系的沉降稳定性，即使用下层的密度除以上层、下层密度和，sf数值越小沉降稳定性越好。如果sf的值小于0.54，则认为体系的沉降稳定性满足现场要求，该方法可以比较客观的反应高密度体系的沉降稳定性。
[0113][0114]
式中，ρ
上层
为沉降罐中上层钻井液密度，ρ
下层
为沉降罐中下层钻井液密度。
[0115]
将实验浆装入高温沉降罐中，在180℃下静置老化。测试不同时间下各实验浆上下层密度，按照式1计算沉降稳定系数sf，sf随老化时间的变化如表2和图1所示。
[0116]
表2各实验钻井液体系沉降稳定系数
[0117][0118]
由实验结果可知，随着时间的增加各体系的沉降稳定系数都成增加趋势。采用球形超微加重材料加重的钻井液的沉降稳定性明显优于采用常规重晶石加重的钻井液，180℃下静置老化7天后沉降稳定系数＜0.54，满足现场需求，其中采用球形超微锰矿粉加重的钻井液沉降稳定性最优。加重材料经过超微工艺处理后，具有较小的粒径和较优的热稳定性，能有效克服常规加重材料在工作液中的重力沉降趋势，可显著增加钻井液的沉降稳定性能。由实施例2和实施例5对比可知，包被剂、降滤失剂的适量增加会提高钻井液的粘度和切力，可增加对加重材料的悬浮性，有助于提高钻井液的沉降稳定性。
[0119]
(3)可酸溶性
[0120]
参照标准q/sy tz0269-2010钻井液用高密度重晶石粉技术要求及试验方法，测试了实施例中各加重剂的酸溶率，实验结果如图2所示。由实验结果可知，常规重晶石的酸溶率＜5％，球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉、球形超微钛铁矿粉的酸溶率较高，分别为96.22％、98.46％、90.25％，可有效解决常规重晶石等不可酸溶加重剂侵入储层无法酸化解堵引起的储层伤害。
[0121]
(4)冲蚀性
[0122]
根据研究报道，加重材料对管材的冲蚀程度受粒子形状的影响较大，圆球状的材料相比多棱角的材料对管具的冲蚀损伤要小的多。加重材料粒径对管材的冲蚀也有一定程度影响，》45μm粗颗粒会加大冲蚀。采用标准sy/t 7394-2017管道系统冲蚀磨损评估推荐作法，测试了实施例中所采用的常规重晶石、球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉、球形超微钛铁矿粉的对管材的冲蚀性，同时测试了各加重材料的粒径和球形度，实验结果如表3所示。
[0123]
表3加重剂粒径、球形度及冲蚀度
[0124][0125]
由测试结果可知，球形超微加重剂的平均粒径较小，几个微米左右，球形度较高＞90％，常规重晶石平均粒径较大＞45μm，球形度较低，仅为52.8％。球形超微加重剂对管材冲蚀度比常规重晶石降低60～70％，可有效降低高密度钻井液对钻杆、套管等井下管具冲蚀。

技术特征：

1.一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，包含重量份数计的以下组分：优选地，所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液的密度为1.5～2.5g/cm3之间可调。2.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于包含碱度调节剂；以所述水的用量为100重量份，所述碱度调节剂的用量为0.1～1.0重量份，优选0.1～0.6重量份；和/或，所述的碱度调节剂为烧碱或纯碱的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于：所述的高分子包被剂为丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液采用反相乳液聚合工艺聚合而成的有机高分子聚合物或者为聚丙烯酰胺钾盐kpam；优选为高分子包被剂smpfl-h或聚丙烯酰胺钾盐kpam。4.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于：所述的抗温抗盐降滤失剂为一种含吸附基团、环状及梳型结构的聚合物，分子量范围在10～15万；优选为抗温抗盐降滤失剂smpfl-l或者为磺酸盐共聚物降滤失剂dsp-2。5.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于包含活度调节剂；以所述水的用量为100重量份，所述活度调节剂的用量为20～40重量份，优选20～35重量份；和/或，所述的活度调节剂选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于包含抗高温磺化材料；以所述水的用量为100重量份，所述抗高温磺化材料的用量为1.0～4.0重量份，优选3.0～4.0重量份；和/或，所述的抗高温磺化材料选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于包含封堵防塌剂；以所述水的用量为100重量份，所述封堵防塌剂的用量为1.0～5.0重量份，优选2.0～4.0重量份；和/或，所述的封堵防塌剂选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、膏状沥青、超细
碳酸钙的一种或多种；优选地，所述超细碳酸钙为1250-2000目；所述抗高温镶嵌成膜防塌剂优选为smna-1。8.根据权利要求1所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于：所述的环保润滑剂为通过改性手段引入极压元素的天然油脂或合成酯类；所述极压元素选自n、s、p中的至少一种；所述的环保润滑剂优选为环保润滑剂smlub-e。9.根据权利要求1～8之任一项所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，其特征在于：所述的球形超微加重剂选自球形超微铁矿粉、球形超微锰矿粉和球形超微钛铁矿粉的一种或多种；优选地，所述球形超微铁矿粉的密度为4.60～4.80g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在2～8μm，球形度＞92％；和/或，所述球形超微锰矿粉的密度为4.70～4.90g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在0.5～3μm，球形度＞95％；和/或，所述球形超微钛铁矿粉的密度为4.80～5.00g/cm3，纯度在98％以上，平均粒径在1～5μm，球形度＞90％。10.根据权利要求1～9之任一项所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备膨润土浆；(2)将包含高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、环保润滑剂在内的组分，按照所需用量依次加入到步骤(1)的膨润土浆中，得到基浆；(3)将所需量的球形超微加重剂加入步骤(2)的基浆中，混合，即得。11.根据权利要求1～9之任一项所述的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系或者根据权利要求10所述的制备方法制备得到的钻井液体系的应用，优选在深井、超深井中的应用。

技术总结

本发明涉及钻井领域的一种可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系及其制备方法和应用。所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，包含重量份数计的以下组分：水100份，膨润土1.0～4.0份，高分子包被剂0.1～2.0份，抗温抗盐降滤失剂0.5～3份，环保润滑剂0.5～4.0份，球形超微加重剂50～400份，所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液的密度为1.5～2.5g/cm3之间可调。本发明所述的可酸溶低冲蚀超微加重钻井液体系，可解决常规重晶石等加重剂侵入储层无法酸化解堵引起的储层伤害，同时可改善高密度钻井液高温下的沉降稳定性和流变滤失性，降低高密度钻井液对钻杆、套管等井下管具的冲蚀，具有良好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。