[發明專利]一種鉆井液用納米淀粉降濾失劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810202132.0
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108410435B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 邱正松;周國偉;鐘漢毅;王帝
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08B30/02;C08B31/12;C08B31/10
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 李中奎

本發明公開了一種鉆井液用納米淀粉降濾失劑及其制備方法，制備步驟包括：S1、制備納米淀粉；S2、制備醚化改性的納米淀粉；S3、制備納米淀粉降濾失劑粗產品；S4、提純得到所需的納米淀粉降濾失劑。該降濾失劑能夠明顯降低基漿常溫API濾失量及高溫高壓濾失量，適用范圍廣泛，納米淀粉顆粒可完全被生物降解，對環境無毒無害具有優異的環保性能。且該降濾失劑制備原理可靠，反應條件可控，制備原料成本廉價，降低了鉆井工程成本。

技術領域

本發明涉及天然高分子材料改進領域，特別涉及一種鉆井液用納米淀粉降濾失劑及其制備方法。

背景技術

在鉆井過程中，由于壓差的作用，鉆井液中的水分不可避免地通過井壁濾失到地層中，造成鉆井液失水。隨著水分進入地層，鉆井液中粘土顆粒便附著在井壁上形成“濾餅”，形成一個濾餅井壁。由于濾餅井壁比原來的井壁致密得多，所以它一方面阻止了鉆井液的進一步失水，一方面起到了保護井壁的作用。但是在濾餅井壁形成的過程中，濾失的水分過多，濾餅過厚，細粘土顆粒隨水分進入地層等都會影響正常鉆井，并對地層造成傷害。

鉆井液的濾失及濾餅的形成在鉆井過程中鉆井液的濾失是必然的，通過濾失可形成濾餅保護井壁。但是鉆井液濾失量過大，易引起頁巖膨脹和坍塌，造成井壁不穩定。此外，濾失量增大的同時濾餅增厚，使井徑縮小，給旋轉的鉆具造成較大的扭矩，起下鉆時引起抽汲和壓力波動，易造成壓差卡鉆。因此，適當地控制濾失量是鉆井液的重要性能之一。顯然，鉆井液的濾失量與地層滲透率密切相關。但鉆井液發生濾失的同時就有濾餅形成，鉆井液再發生濾失時，必須經過已經形成的濾餅。因此，決定濾失量大小的主要因素是濾餅的滲透率。如何形成低滲透率的高質量濾餅，阻止鉆井液的進一步濾失，是鉆井液配制中要考慮的主要問題之一。

要形成低滲透率、濾失量小的濾餅，在鉆井液配制時必須具備兩個條件：合理的多級分散的顆粒分布，即在鉆井液中必須有大、中、小各種顆粒，并有合理的分布。實踐表明，鉆井液中必須含有比被鉆地層最大孔隙小的和直徑相當于地層最大孔隙尺寸三分之一的橋堵顆粒。這樣有利于盡快橋堵剛鉆開地層的大孔隙，減少瞬時濾失量。另外，鉆井液必須含有尺寸由大到小，直至小到相當于溶膠顆粒的一系列顆粒。這樣在鉆井過程中，由大到小的顆粒相繼橋堵由大到小的孔隙，如此循序漸進，孔隙越堵越小，濾餅越來越致密，其滲透性越來越小。鉆井液中固相顆粒大小分布越合適，形成致密濾餅的時間就越短，濾餅滲透性越低。

濾餅滲透性的高低，不僅與鉆井液中所含膠體及細顆粒的尺寸分布、數量有關，而且與膠體顆粒類型密切相關。如果膠體顆粒扁平，水化性好，則在壓力作用下容易變形，形成的濾餅滲透率自然就低。除上述條件外，在鉆井液中還要添加降濾失劑來控制鉆井液的濾失量。

降濾失劑是指能降低鉆井液濾失量的化學劑，降濾失劑多為水溶性高分子化合物。

淀粉是植物經光合作用而形成的天然高分子，其產量僅次于纖維素，是植物儲存能量的形式之一。它來源廣泛、價格低廉，是取之不盡用之不竭的純天然可再生資源。隨著人口劇增和石油資源的緊缺，人類同時面臨著資源與環境的雙重壓力，因此對以淀粉為代表的天然高分子進行開發和利用將日益緊迫。

由于淀粉分子中的羥基的可反應性，可以通過醚化、交聯、酯化、氧化和接枝共聚改性等途徑賦予其新的性能。淀粉改性產物因其價格低廉、來源豐富，且綠色環保而成為重要的油田化學品之一。作為鉆井液處理劑，因其具有強的抗鹽性，可作為飽和鹽水鉆井液的降濾失劑，但該類處理劑抗溫能力差，對鉆井液體系粘度影響較大，在井底溫度高時容易發酵，一般僅能用于130℃以下，限制了其進一步推廣。

納米顆粒具有比表面積大、比熱大等特性，廣泛應用于醫學、藥學、化學及生物檢測、制造業、光學以及國防等，但在鉆井液中的應用研究較少，且尚未見納米淀粉顆粒做鉆井液用降濾失劑的報道。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種鉆井液用納米淀粉降濾失劑及其制備方法。