[發(fā)明專利]一種基于微乳離子液的鉆井液用頁巖抑制劑及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711136013.1
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN109777374A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張妍;藍(lán)強(qiáng);徐運(yùn)波;鄭成勝;陳健;張虹;張鵬;張敬輝;夏曄;劉振東
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C09K8/035
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本發(fā)明涉及一種基于微乳離子液的鉆井液用頁巖抑制劑及制備方法，包括如下質(zhì)量百分比的組分：離子液體35~45%、正丁醇10~15%、氯化鉀3~6%、納米碳酸鈣2~5%、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯3~5%、失水山梨醇脂肪酸酯1~3%、余量為水。本發(fā)明通過采用離子液微乳液合成方法，使其能穩(wěn)定存在于微乳液核中，加入KCl進(jìn)一步增強(qiáng)體系的協(xié)同抑制作用。采用納米碳酸鈣增強(qiáng)微乳液在鉆井液中的穩(wěn)定性，在鉆井液中以雙連續(xù)微乳液滴形式存在，在鉆井液后具有一定的緩釋作用，從而起到長效作用?；谖⑷殡x子液的鉆井液用頁巖抑制劑的黏土相對膨脹降低率超過85%，三次頁巖滾動(dòng)回收率超過95%。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆井液用頁巖抑制劑，具體說在鉆井過程中鉆遇泥頁巖井段時(shí)抑制頁巖膨脹、坍塌等事故的處理劑。

背景技術(shù)

在油氣鉆井過程中經(jīng)常鉆遇復(fù)雜地層，如泥頁巖地層，大多數(shù)的井壁失穩(wěn)都是發(fā)生在泥頁巖段，每年因井壁失穩(wěn)造成的損失高達(dá)數(shù)億美元。在化學(xué)穩(wěn)定井壁方面，人們已經(jīng)開發(fā)出多種頁巖抑制劑，包括無機(jī)鹽、有機(jī)鹽及合成抑制劑抑制泥巖膨脹和頁巖坍塌。如，采用氯化鉀、氯化銨、氯化鈉、硅酸鹽等可有效抑制黏土膨脹，使用濃度一般在5~37%，無機(jī)鹽主要通過和黏土表面離子進(jìn)行陽離子交換來達(dá)到抑制膨脹的目的，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于性能穩(wěn)定、廉價(jià)易得，但對環(huán)境存在一定的污染，如果濃度過高，會(huì)使土壤發(fā)生板結(jié)；同時(shí)，如果無機(jī)鹽濃度過高，則會(huì)導(dǎo)致鉆井液的黏土容量限大幅度下降。硅酸鹽在高溫高壓條件下與井壁發(fā)生膠結(jié)和沉淀堵塞，具有顯著的頁巖穩(wěn)定作用，但會(huì)導(dǎo)致鉆井液的流變性急劇惡化。有機(jī)鹽抑制劑主要包括甲酸鈉、甲酸鉀和甲酸銫，有機(jī)鹽抑制劑的濃度一般都在10%以上，對頁巖抑制能力較強(qiáng)，但對鉆井液中黏土含量由嚴(yán)格要求，最好使用無黏土體系。目前，人們以胺為基礎(chǔ)合成出多種合成抑制劑，包括單分子銨鹽、低碳鏈銨鹽（如聚醚胺、聚羧胺等）、聚胺等抑制劑，主要通過分子中的胺基和醚鍵等低分子官能團(tuán)在在黏土表面快速吸附，并通過胺基進(jìn)入層間，起到優(yōu)良的抑制作用。但目前所使用的合成抑制劑多存在價(jià)格過高，在現(xiàn)場使用中起泡嚴(yán)重，影響了現(xiàn)場使用。因此，亟需研制一種新型的頁巖抑制劑。

離子液是一種新興的化學(xué)反應(yīng)溶劑，其特點(diǎn)是取代原先毒性較重的苯、甲苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑。目前，人們開始研究離子液作為鉆井液處理劑的可行性，CN201080021535.7公開了一種井眼處理方法和鉆井液，在鉆井液中引入離子液，提高鉆井液的溫度穩(wěn)定性。CN201410662295.9公開了一種采用離子液提高鉆井液高溫抑制性、穩(wěn)定性的方法，離子液主要由含雜環(huán)離子構(gòu)成。CN201510411687.2公開了一種采用咪唑類離子液提高鉆井液高溫流變穩(wěn)定性的方法，主要含有1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸、聚合物和膨潤土。上述三種方法只涉及到簡單地在鉆井液中加入離子液，這種加入會(huì)導(dǎo)致離子分散到水相中，使其作用大幅度降低，且沒有涉及到專門用于頁巖抑制作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決當(dāng)前鉆井液用頁巖抑制劑使用量大，效果持續(xù)性不強(qiáng)缺點(diǎn)，提供一種基于微乳離子液的鉆井液用頁巖抑制劑及其制備方法。本發(fā)明的抑制劑采用納米碳酸鈣增強(qiáng)微乳液在鉆井液中的穩(wěn)定性，在鉆井液中以雙連續(xù)微乳液滴形式存在，在加入鉆井液后，不會(huì)過快消耗，具有一定的緩釋作用，從而起到長效作用。此外本發(fā)明的制備方法采用離子液微乳液合成方法，使其能穩(wěn)定存在于微乳液核中，加入KCl進(jìn)一步增強(qiáng)體系的協(xié)同抑制作用。

本發(fā)明采用技術(shù)方案如下：

一種基于微乳離子液的鉆井液用頁巖抑制劑，包括如下質(zhì)量百分比的組分：離子液體35~45%、正丁醇10~15%、氯化鉀 3~6%、納米碳酸鈣2~5%、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯3~5%、失水山梨醇脂肪酸酯1~3%、余量為水。