[發(fā)明專利]一種抑制性強的鉆井液及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410199067.2
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN105086962B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊超;魯嬌;陳楠;張志智;尹澤群;劉全杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24;C08F220/56;C08F220/38;C08F226/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井過程中用鉆井液，特別是涉及一種含兩性離子共聚物的鉆井液。

背景技術(shù)

針對頁巖氣地層裂隙發(fā)育、水敏性強、易發(fā)生井漏、垮塌、縮徑等特點，在鉆井過程中解決井壁穩(wěn)定、降阻減摩等問題就成為鉆井液選擇的重中之重。目前國內(nèi)頁巖氣水平井鉆井過程中主要采用油基鉆井液，但油基鉆井液高成本、高污染是其自然缺陷。水基鉆井液如果能在抑制、封堵、潤滑、攜巖清砂等方面有所突破，在頁巖氣水平井的應(yīng)用前景十分巨大。目前來看，具有較大應(yīng)用潛力的水基鉆井液有葡萄糖苷類鉆井液、聚胺類鉆井液、聚合醇鉆井液、甲酸鹽鉆井液和硅酸鹽鉆井液等。這些鉆井液體系還需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上繼續(xù)深化研究，開發(fā)配套處理劑，滿足頁巖氣資源開發(fā)的需要，并且能夠使鉆井液體系朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

中國專利CN103146364A介紹了一種強抑制水基鉆井液，它包括水、聚胺抑制劑、包被抑制劑、水合物抑制劑、增粘劑、降濾失劑和液體潤滑劑。鉆井液可有效抑制深水淺部地層井壁失穩(wěn)，其抑制性與油基鉆井液相當(dāng)。頁巖滾動回收率不高于95%。鉆井液可解決深水鉆井中水合物的生成問題，可適用于3000m 水深的鉆井作業(yè)中。中國專利CN102250595A公開了用于強水敏活性粘土地層的鉆井液，由膨潤土、部分水解聚丙烯酰胺、低粘聚陰離子纖維素、磺酸鹽共聚物增粘劑、氯化鉀、聚合醇、胺基聚合物、脂肪醇醚磷酸酯、水組成，該鉆井液抑制性能和潤滑性能接近于油基鉆井液。中國專利CN103013470A公開了一種用于超深側(cè)鉆井泥巖強抑制鉆井液體系，由膨潤土漿、堿性調(diào)節(jié)劑、頁巖抑制劑、金屬離子聚合物、褐煤樹脂、磺化酚醛樹脂、陽離子乳化瀝青、潤滑劑、乳化劑、原油以及超細碳酸鈣，所述鉆井液體系對泥頁巖抑制性強，頁巖回收率高達90.33%，抗高溫達150℃ ；老化前后摩阻系數(shù)分別小于0.1。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種抑制性強的水基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明鉆井液通過氯化鈣與兩性離子聚合物的協(xié)同作用，使得鉆井液具有優(yōu)良的流變性能、濾失控制性能、抑制性能、封堵性能、潤滑性能等。

本發(fā)明提供一種水基鉆井液，所述鉆井液包括水、兩性離子聚合物、無水氯化鈣、土相、流型調(diào)節(jié)劑，其中，以水的重量為基準，兩性離子聚合物用量為水用量的0.5-5wt%，優(yōu)選為1.5-3wt%；無水氯化鈣用量為水用量的20-70wt%，優(yōu)選30-60wt%；土相用量為水用量的0-6wt%，優(yōu)選為1.5-4wt%，流型調(diào)節(jié)劑用量為水用量的0.1-0.4wt%，優(yōu)選0.2-0.3wt%。

本發(fā)明水基鉆井液中，所述土相為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、凹凸棒石、海泡石中的一種或幾種。

本發(fā)明水基鉆井液中，所述流型調(diào)節(jié)劑為黃原膠、瓜爾膠、文萊膠中的一種或幾種。

本發(fā)明水基鉆井液中，還可以包括加重劑，所述加重劑為重晶石、石灰石、赤鐵礦，方鐵礦，氧化鐵，碳酸鎂中的一種或幾種，可根據(jù)鉆井液密度的要求來決定加入量。

本發(fā)明水基鉆井液中，還可以包括頁巖抑制劑，所述頁巖抑制劑用量為水用量的0.1-2wt%，優(yōu)選為1-2wt%。所述頁巖抑制劑可以氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇丙二醇嵌段聚合物中的一種或幾種。

本發(fā)明所述兩性離子聚合物為甲基丙烯酰氧乙基- N, N- 二甲基丙磺酸鹽/丙烯酰胺/4-乙烯基吡啶丙磺酸鹽三元共聚物，具體結(jié)構(gòu)如下：

本發(fā)明所述兩性離子聚合物的制備方法包括如下步驟：

（1）首先分別稱取質(zhì)量比為2:1～9:1的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1，3-丙磺酸內(nèi)酯，并向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中加入1，3-丙磺酸內(nèi)酯，然后在10～60℃的溫度下反應(yīng)0.5～4h，最后經(jīng)過濾、抽提、干燥制得甲基丙烯酰氧乙基- N, N- 二甲基丙磺酸鹽；

（2）首先按照摩爾比為1:1.1～1:1.3分別稱取4-乙烯基吡啶和1,3-丙磺酸內(nèi)酯，然后稱取有機溶劑和助劑，有機溶劑與4-乙烯基吡啶和1,3-丙磺酸內(nèi)酯的總質(zhì)量比為2:1～8:1，助劑與4-乙烯基吡啶、1,3-丙磺酸內(nèi)酯和有機溶劑的總質(zhì)量比為0.001～0.01，然后將有機溶劑平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、助劑溶解混合，將得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在20℃～90℃條件下反應(yīng)1～10h，然后經(jīng)過濾、洗滌、干燥制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎓鹽；