[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

本發明公開了一種抗高溫的高密度水基鉆井液，其特征在于，包括清水、膨潤土、純堿、抗高溫降濾失劑、封堵劑、納米封堵劑、除氧劑、分散劑、片堿、KCl、以及與加重至所需密度相適應的重晶石；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；納米封堵劑由氣相白炭黑、氨基硅油、聚乙二醇?400、甲苯?2,4?二異氰酸酯、SPAN?80和水制備而成；該鉆井液能夠實現在室溫下能夠降低鉆井液粘度，而在高溫下能夠增加膨潤土水化膜厚度，起到分散穩定作用，避免高溫作用下膨潤土聚沉造成的粘度下降；且體系配伍性好，具有高溫穩定性。

技術領域

本發明涉及石油天然氣技術領域，特別涉及一種抗高溫的高密度水基鉆井液及其制備方法。

背景技術

深部油氣資源的勘探開發將成為今后10～15年化石能源行業發展的重要領域之一，該領域的技術創新活動已經列入國家“技術革命創新行動計劃”。深井超深井鉆井中，鉆井液長時間處于超高溫地層條件下，高溫穩定性是技術瓶頸之一；隨著密度增加，重晶石含量劇增，鉆井液中自由水含量降低，其流變性調控難上加難；目前國內外水基鉆井液在超高溫、高密度、鹽膏層、高礦化度高壓鹽水層條件并存下，其高溫穩定性、流變性和抗污染能力還無法有效解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種兼具抗溫能力強、高密度下流變性能好、且抗鹽污染能力強等特點的抗高溫的高密度水基鉆井液。

本發明的另一目的是提供了一種上述高密度水基鉆井液的制備方法。

為此，本發明技術方案如下：

一種抗高溫的高密度水基鉆井液，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)；該降濾失劑通過首先將丙烯酸、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進行共聚，使共聚物的支鏈上增加羥基含量，再將共聚物進而與二甲基氯硅烷進行水解反應，使共聚物鏈段之間發生空間交聯反應，形成具有立體網狀結構的交聯共聚物，以提高產品抗溫性能的目的；

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；

優選，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％。

優選，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；