[發明專利]抗高溫的高密度水基鉆井液及其制備方法

有效

• 申請號: 202011561918.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112574725B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張坤;郭劍梅;馬紅;閆曉婷;蘇君;楊中鋒;趙穎;王紅芳
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

1.一種抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，包括以重量份計的100份清水、2～4份膨潤土、0.1～0.2份純堿、1.5～3份抗高溫降濾失劑、2～3份封堵劑、1～2份納米封堵劑、0.1～0.2份除氧劑、1～2份分散劑、0.5～0.8份片堿、5～7份KCl、以及與加重至所需密度相適應的重晶石；其中，

所述抗高溫降濾失劑為丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羥丁基乙烯基醚在引發劑引發下聚合形成共聚物，而后與二甲基氯硅烷反應形成的交聯共聚物；其中，丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羥丁基乙烯基醚、二甲基氯硅烷的重量比為(30～40):(10～15) : (10～15) : (5～10) : (5～10)；

所述納米封堵劑由以重量份計的8~10份氣相白炭黑、15~20份氨基硅油、5~10份聚乙二醇-400、0.5~1份甲苯-2,4-二異氰酸酯、2~5份SPAN-80和75~105份水制備而成。

2.根據權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，引發劑為過硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物，二者重量比為2:1；引發劑用量為丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羥丁基乙烯基醚和二甲基氯硅烷的總重量的0.2%。

3.根據權利要求1或2所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，所述抗高溫降濾失劑的制備步驟如下：

S1、將丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮和羥丁基乙烯基醚溶于溶劑水中，并加入片堿調節溶液pH值至9～12，制得單體反應液；其中，溶劑水的加量為丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羥丁基乙烯基醚和二甲基氯硅烷的總重量的2.5~4倍；

S2、將單體反應液加入至反應器中，并反應器中通氮氣維持10min；

S3、將單體反應液升溫至40～50℃，向其中加入引發劑并反應3～5h；

S4、向反應器中滴加二甲基氯硅烷，滴加過程中始終用片堿調節溶液pH值保持在9～12之間，保持40～50℃條件下，繼續反應1～2h；之后升溫至120℃，反應2～3h，得到膠液狀產物；

S5、將步驟S4所得產物在90℃下用烘箱烘干12h，粉碎，即得到鉆井液用抗高溫降濾失劑。

4.根據權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，聚乙二醇-400與甲苯-2,4-二異氰酸酯的重量比為10:1。

5.根據權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，所述納米封堵劑的制備步驟如下：

S1、將氣相白炭黑與氨基硅油在反應器中混合攪拌均勻，得到混合反應物；

S2、將混合反應物緩慢升溫至320℃，攪拌條件下反應2h，而后降至室溫得到中間體1；

S3、將聚乙二醇-400和甲苯-2,4-二異氰酸酯在5℃下攪拌均勻，而后升溫至70℃反應2h，得到中間體2；

S4、將步驟S2制得的中間體1緩慢加入至中間體2中，并繼續在恒溫70℃下反應3h，得到中間體3；

S5、向中間體3中加入SPAN-80和水，攪拌至乳化均勻，即得鉆井液用納米封堵劑。

6.根據權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，所述封堵劑為磺化瀝青。

7.根據權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，所述除氧劑為三烷基亞磷酸酯。

8.根據權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，所述分散劑為馬來酸酐與丙烯酸共聚得到的分子量為2000~5000的共聚物鈉鹽。

9.一種如權利要求1所述的抗高溫的高密度水基鉆井液的制備方法，其特征在于，制備步驟如下：

S1、在12000r/min的轉速下，向清水中邊攪拌邊加入膨潤土和純堿，攪拌30min，而后在25℃下養護24h；

S2、向其中加入抗高溫降濾失劑，在12000r/min的轉速下攪拌40min；

S3、依次向其中加入封堵劑、納米封堵劑、除氧劑、分散劑、片堿和氯化鉀，在12000r/min的轉速下攪拌50min；

S4、最后加入重晶石，調整鉆井液密度至與施工要求相符，在12000r/min的轉速下攪拌60min，制得抗高溫的高密度水基鉆井液。