阅读说明：本技术 油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法 (Treatment method for oil-based drilling fluid to crystallize and separate out salt in high-salt stratum ) 是由 范劲 冉启华 张坤 李茂森 葛炼 欧猛 彭碧强 刘政 罗宇峰 肖沣峰 李俊材 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法,由如下步骤构成：a、配制氯化钙溶液,加入油基钻井液中,循环时长4~6h；b、配制硫酸钠溶液,加入油基钻井液中,循环时长1~2h；c、配制高价盐重结晶抑制剂溶液,加入油基钻井液中,循环时长1~2h；d、循环钻井液2h以上,保证油基钻井液破乳电压大于400V；e、取油基钻井液总体积量10%~15%的基础油,在基础油中加入3%~5%乳化剂,充分搅拌2h以上配制成基础油基液,配制完成后加入油基钻井液中,循环油基钻井液4h以上。本发明能够很好的解决油基钻井液高价盐析出结晶的难题,保证遇到此类复杂问题后可以顺利恢复钻进。(The invention discloses a treatment method for salt crystallization and precipitation of a stratum with high-valence salt when an oil-based drilling fluid is drilled, which comprises the following steps: a. preparing a calcium chloride solution, adding the calcium chloride solution into the oil-based drilling fluid, and circulating for 4-6 hours; b. preparing a sodium sulfate solution, adding the sodium sulfate solution into the oil-based drilling fluid, and circulating for 1-2 hours; c. preparing a high-valence salt recrystallization inhibitor solution, adding the high-valence salt recrystallization inhibitor solution into the oil-based drilling fluid, and circulating for 1-2 hours; d. circulating the drilling fluid for more than 2 hours to ensure that the demulsification voltage of the oil-based drilling fluid is more than 400V; e. taking base oil with the total volume of 10-15% of the oil-based drilling fluid, adding 3-5% of emulsifier into the base oil, fully stirring for more than 2 hours to prepare base oil base fluid, adding the base oil base fluid into the oil-based drilling fluid after preparation, and circulating the oil-based drilling fluid for more than 4 hours. The method can well solve the problem of crystallization of the oil-based drilling fluid by high-price salt precipitation, and ensures that drilling can be successfully recovered after the complex problems are met.)

油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法

技术领域

本发明涉及一种油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法，应用于石油天然气钻井行业。

背景技术

随着油气勘探开发难度的增加，地质情况越来越复杂，油基钻井液由于抑制性、润滑性等性能优于水基钻井液、且抗地层流体污染能力强等优势，广泛应用于风险探井、页岩气水平井等高难度复杂井中。风险探井钻井过程中，地层中存在各种污染源对钻遇地层的钻井液进行污染，油基钻井液钻遇可溶性高价盐（如Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺等）地层后，由于油基钻井液中水相含量较低，盐在水相中迅速达到过饱和状态，在上返过程中随井筒内温度降低析出结晶，盐结晶易造成泵压升高、钻具磨损和卡钻，影响正常钻进。例如四川地区的ST6井使用油基钻井液钻遇高价盐地层后，在钻杆滤纸处、钻具变径处均有盐结晶体析出，导致无法正常钻进。

现有技术的技术方案主要是在钻遇盐层之前，在水基钻井液中加入盐结晶抑制剂进行预防，主要抑制对象为氯化钠结晶，暂无针对油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出后的处理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法。本发明能够很好的解决油基钻井液高价盐析出结晶的难题，保证遇到此类复杂问题后可以顺利恢复钻进。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法，其特征在于，由如下步骤构成：

a、配制浓度为25%~30%的氯化钙溶液，氯化钙溶液占油基钻井液总体积量的2%~3%，加入油基钻井液中，循环时长4~6h，溶解析出的盐结晶晶体；

b、配制浓度为0.5%~1%的硫酸钠溶液，硫酸钠溶液占油基钻井液总体积量的1%~1.5%，加入油基钻井液中，循环时长1~2h，将油基钻井液水相中游离的高价离子进行沉淀去除；

c、配制浓度为20%~30%的高价盐重结晶抑制剂溶液，高价盐重结晶抑制剂溶液占油基钻井液总体积量的2%~3%，加入油基钻井液中，循环时长1~2h，抑制地层中的盐进入油基钻井液中后继续析出；

d、循环钻井液2h以上，保证油基钻井液破乳电压大于400V；

e、取油基钻井液总体积量10%~15%的基础油，在基础油中加入3%~5%乳化剂，充分搅拌2h以上配制成基础油基液，配制完成后加入油基钻井液中，循环油基钻井液4h以上。

所述重结晶抑制剂为氮氚三乙酰胺。

所述的基础油为白油或柴油。

所述的乳化剂为酰胺脂。

采用本发明的优点在于：

1、在油基钻井液中出现盐晶体时，首先提高油基钻井液水相含量，溶解部分盐的块状结晶，减少钻井液中以及钻杆变径处等块状晶体的量，使钻井液恢复循环，为下步处理提供条件。通过增加水相含量溶解部分盐结晶后，进一步引入硫酸根离子沉淀去除钻井液中游离的钡离子，足量的硫酸根离子使反应平衡往生成沉淀的方向进行，从而完全去除油基钻井液的盐晶体。在除去钻井液中的盐晶体后，油基钻井液在钻进循环过程中，地层中的钡离子会继续进入钻井液中，因此通过加入盐重结晶抑制剂抑制进入钻井液中的钡离子结晶析出。经过以上处理后，盐结晶析出的问题已解决，但是油基钻井液性能受到影响，因此还需要通过加入适量的基础油基液优化调整油基钻井液性能，恢复正常钻进。

2、本发明为晶体析出后的应急处理措施，区别于预防措施，方法实施过程简单，现场处理效率高、效果好，可用于风险探井、复杂深井等采用油基钻井液钻进的井。

3、随着复杂深井越来越多，油基钻井液钻遇高价盐地层的几率越来越大，盐结晶析出会磨损钻具、易发生卡钻，此方法能够很好的解决油基钻井液高价盐析出结晶的难题，保证遇到此类复杂后可以顺利恢复钻进。

具体实施方式

实施例1

一种油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法，由如下步骤构成：

1.配制浓度为25%~30%的氯化钙溶液，氯化钙溶液占油基钻井液总体积量的2%~3%，在循环状态下缓慢（时长4~6h）加入油基钻井液中，提高油基钻井液中水相的占比，溶解析出的盐结晶晶体；

2.配制浓度为0.5%~1%的硫酸钠溶液，硫酸钠溶液占油基钻井液总体积量的1%~1.5%，在循环状态下缓慢（时长1~2h）加入油基钻井液中，将油基钻井液水相中游离的高价离子进行沉淀去除；

3.配制浓度为20%~30%的高价盐重结晶抑制剂溶液，高价盐重结晶抑制剂溶液占油基钻井液总体积量的2%~3%，在循环状态下缓慢（时长1~2h）加入油基钻井液中，抑制地层中的盐进入油基钻井液中后继续析出，影响正常钻进；

4.充分循环钻井液，保证油基钻井液破乳电压大于400V；

5.取油基钻井液总体积量10%~15%的基础油，在基础油中加入3%~5%乳化剂，充分搅拌2h以上配制成基础油基液，配制完成后加入油基钻井液中，循环油基钻井液4h以上。

所述重结晶抑制剂为氮氚三乙酰胺。

所述的基础油为白油或柴油。

所述的乳化剂为酰胺脂。

实施例2

一种油基钻井液钻遇高价盐地层盐结晶析出的处理方法，由如下步骤构成：

1.配制浓度为25%~30%的氯化钙溶液，氯化钙溶液占油基钻井液总体积量的2%~3%，加入油基钻井液中，循环时长4~6h，溶解析出的盐结晶晶体；

实验一：在油基钻井液中加入过量的高价盐（以钡盐为例）析出形成盐结晶，直至盐析出晶体质量达到100g停止加入钡盐。在油基钻井液中加入不同加量的氯化钙溶液，测试氯化钙溶液对油基钻井液性能的影响，以及油基钻井液中水相比例增大后，对析出盐结晶的溶解情况，实验过程中测试温度均保持在50℃（井口油基钻井液的温度）。

实验一结果显示，氯化钙溶液加量为2%时，盐晶体质量相比于1%加量大幅降低，从84g降低至56g；氯化钙溶液加量3%时，盐晶体质量降低至52g，下降幅度降低；氯化钙溶液加量4%时，油基钻井液破乳电压降低至400v以下，水相含量增加后影响油基钻井液电稳定性，且盐晶体质量下降幅度降低，综上所述，氯化钙溶液加量2%~3%时，油基钻井液性能流变性能、电稳定性能均保持稳定，盐晶体质量大幅度下降，因此选用氯化钙溶液的加量为2%~3%。

2.配制浓度为0.5%~1%的硫酸钠溶液，硫酸钠溶液占油基钻井液总体积量的1%~1.5%，加入油基钻井液中，循环时长1~2h，将油基钻井液水相中游离的高价离子进行沉淀去除；

实验二：将经过步骤一处理后的油基钻井液（加入2%氯化钙溶液），在50℃条件下盐晶体质量为56g，在此基础上将实验温度加温至90℃，测试得到盐晶体质量下降至0g，说明温度升高后钡盐的溶解度增大，剩余钡盐晶体在90℃下完全溶解。然后将实验温度从90℃降低至50℃，盐晶体质量变为55g，说明温度降低后钡盐的溶解度下降，钡盐又重新结晶析出，所以在油基钻井液中加入不同加量的硫酸钠，硫酸根离子与钡离子反应生成沉淀，除去溶解在钻井液中游离的钡离子，防止温度降低后钡盐重新结晶析出。

取经过步骤一处理后的油基钻井液，将油基钻井液升温至90℃，在油基钻井液中加入不同加量的硫酸钠溶液，然后降温至50℃，测试油基钻井液性能以及盐晶体质量的变化。

实验二结果显示，硫酸钠溶液加量为0.5%时，温度降低至50℃时钡盐晶体完全消失，说明加量为0.5%时，硫酸根离子已经与游离的钡离子充分反应生成沉淀，温度降低后无多余的游离钡离子重新结晶析出，且硫酸钠溶液加量为0.5%~1%时，油基钻井液流变性能、电稳定性能均保持稳定，当加量增大至4%，油基钻井液表观粘度、塑性粘度大幅度上涨，破乳电压低于400v。综上所述，硫酸钠溶液加量为0.5%~1%时，油基钻井液性能流变性能、电稳定性能均保持稳定，游离钡离子完全沉淀，因此选用硫酸钠溶液的加量为0.5%~1%。

经过步骤一、二后油基钻井液中的钡盐晶体已经完全除去，但是在现场作业过程中，地层中的钡盐会不断侵入油基钻井液中，造成钡盐再次达到饱和结晶析出，因此为了防止钡盐再次结晶析出，需在经过步骤一、二处理后加入盐重结晶抑制剂，阻碍钡盐晶体的正常产生。

3.配制浓度为20%~30%的高价盐重结晶抑制剂溶液，高价盐重结晶抑制剂溶液占油基钻井液总体积量的2%~3%，加入油基钻井液中，循环时长1~2h，抑制地层中的盐进入油基钻井液中后继续析出；

实验三：取经过步骤一、二处理后的油基钻井液，加入不同加量的盐重结晶抑制剂溶液，然后模拟地层正常钻进状态，在油基钻井液中加入过量的钡盐（盐晶体质量析出100g），测试油基钻井液中盐晶体质量，实验温度为50℃。

实验三结果显示，盐重结晶抑制剂溶液加量为1%，盐晶体质量从100g下降至23g，说明盐重结晶抑制剂能够抑制盐晶体的结晶，当盐重结晶抑制剂溶液加量从1%增加至2%时，盐晶体质量降低至0g，无盐晶体析出，说明加量为2%时能够完全抑制盐晶体的析出，当加量增加至4%时，油基钻井液破乳电压下降至400v以下，使油基钻井液电稳定性能下降，同时油基钻井液粘度和切力上涨过高，对油基钻井液综合性能影响较大，因此盐重结晶抑制剂溶液加量为2%~3%。

4.循环钻井液2h以上，保证油基钻井液破乳电压大于400V；

经过以上步骤处理后的油基钻井液，钻井液中的盐晶体已通过溶解、沉淀除去，同时加入适量的盐重结晶抑制剂，防止地层中的钡盐进入油基钻井液中后再次析出盐结晶，但是经过以上处理后油基钻井液综合性能受到影响，因此需要调整油基钻井液性能，使其综合性能恢复至处理前的综合性能。

5.取油基钻井液总体积量10%~15%的基础油，在基础油中加入3%~5%乳化剂，充分搅拌2h以上配制成基础油基液，配制完成后加入油基钻井液中，循环油基钻井液4h以上。

实验四：取经过上述步骤处理后的油基钻井液，在油基钻井液中加入基础油基液，通过调整基础油基液中乳化剂的加量，优化油基钻井液性能，使油基钻井液性能恢复至处理前的性能。

实验四结果显示，乳化剂加量达到3%时，处理后的油基钻井液性能与处理前的油基钻井液已经十分接近，乳化剂加量增大油基钻井液性能进一步优化，因为乳化剂加量的增大提高了油水比，降低表观粘度、塑性粘度和切力，同时增强了油水乳液的稳定性，提升油基钻井液的破乳电压。因此为了使处理后的油基钻井液性能恢复至处理前的性能，乳化剂的加量为3%~5%。

所述重结晶抑制剂为氮氚三乙酰胺，但并不局限于此，与氮氚三乙酰胺具有类似性质的均可。

所述的基础油为白油或柴油。

所述的乳化剂为酰胺脂，但并不局限于此，与酰胺脂具有类似性质的均可。