[發明專利]一種抗高溫油基鉆井液提切劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110725006.5
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113429525A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李茂;孫金聲;黃賢斌;姚如鋼;張現斌;呂開河;劉峰報;白英睿;劉敬平;王金堂
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C08F279/02
• 分類號: C08F279/02;C08F222/02;C08F8/30;C09K8/035;C09K8/32;E21B21/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

本發明提供一種抗高溫油基鉆井液提切劑的制備方法，包括：1)將乳化劑水溶液乳化，然后加入抗高溫單體和二烯單體，混勻后轉移至高溫高壓反應釜中；2)于壓力4.5MPa將引發劑滴加至高溫高壓反應釜中，于80?110℃條件下，低速攪拌反應后加入反應終止劑，得到第一產物；3)保持壓力不變，將第一產物溫度降至60?80℃后，通入惰性氣體20min，以排出多余的氣態二烯類單體，加入羧酸類單體，并滴加引發劑，低速攪拌反應2?3h；4)再加入含氮功能單體，于60?80℃溫度下低速攪拌反應，即得。本發明還提供了該油基鉆井液提切劑及其應用。該油基鉆井液提切劑能夠抗240℃高溫。在高溫環境下，仍然具有提切效果。

技術領域

本發明涉及鉆井技術領域，具體地涉及一種具有嵌段結構的抗高溫油基鉆井液提切劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著我國鉆井技術不斷發展，石油與天然氣勘探工作所面臨的技術難題也越來越多，例如：超深高溫高壓井、大位移水平井和水敏性性地層等各種復雜地層。油基鉆井液在上述復雜地層的應用廣泛。油基鉆井液有著一些水基鉆井液無法相比的優勢，例如：優良的潤滑性、較強的抗溫能力、極強的抑制性、對儲層傷害較小、密度范圍適應較廣泛、高溫狀態下可以保持穩定性且鉆井液可以回收反復利用。油基鉆井液的優勢也可以解決在鉆井過程出現的復雜情況。所以對抗高溫高密度的油基鉆井液的需求也是越來越廣泛。

油基鉆井液普遍存在切力較低，導致鉆井液在井底的懸浮性能較差，影響鉆井液的動態攜巖能力和靜態懸屑能力。目前一般使用有機土等親油膠體來提高鉆井液的切力，但是有機土的加入必定會使得鉆井液的表觀粘度上升，在高溫條件下有機土容易稠化，必然會導致機械鉆速降低，從而降低經濟效益。在保持鉆井液良好的流變性的前提下，解決油基鉆井液的動態攜巖能力和靜態懸屑問題日趨迫切。

目前主要是向鉆井液中加入油基提切劑來提高油基鉆井液的切力。現有油基鉆井液提切劑的種類包括有機土增效劑、聚酯類提切劑、橡膠類提切劑、改性脂肪酸類提切劑、丙烯酰胺樹脂及其衍生物。有機土增效劑通常是對膨潤土的二次改性，如：丙酮、己二酮、二甲基甲酰胺等，本質上還是有機土的二次改性；聚酯類提切劑、改性脂肪酸類提切劑、丙烯酰胺樹脂主要是由于分子內含有極性基團，增強油相與水相的相互作用，包括分子間和分子內氫鍵或靜電吸引力，在鉆井液中形成空間三維的網絡結構；橡膠類提切劑是由非極性烯烴均聚或共聚形成，大分子橡膠具有較長的分子鏈，較大的流體力學尺寸，可以提高鉆井液的切力。

提切劑的分子結構決定它的性能。合理的分子結構式使得提切劑具有抗高溫以及提高鉆井液切力的基礎。目前油基鉆井液提切劑分子結構的設計原則總結為以下：1)為了提高提切劑分子的抗溫性能，使用穩定性強的主鏈結構，提高主鏈的分子結構的穩定性，例如使用碳碳主鏈或者為碳氮主鏈。2)分子結構中引入剛性側基，例如苯環或者長鏈烷基，分子運動阻力增大可以增強主鏈剛性，也是提高分子的抗溫性能。3)提切劑分子結構中引入極性強的基團，如酰胺基團、酯基等，增強油水間的相互作用，在鉆井液中形成三維網絡結構。

通過在提切劑分子中引入丙烯酸樹脂類軟單體形成軟彈性單體，如：二烯類單體，與剛性硬單體易形成的硬塑性嵌段形成物理交聯結構。分子中引入一種或多種功能單體，一般為含有-N-的官能團的功能單體，分子結構中引入該官能團使得聚合物在油基鉆井液中具有良好的觸變性，可以明顯提高鉆井液的切力和增強鉆井液的凝膠結構，但是對不會明顯增加鉆井液的塑性粘度。國內外學者發明了油基提切劑，雖然具有較好的提切效果，但是普遍存在切力較差，懸浮穩定差，鉆井液在未使用時易發生沉降；在鉆井過程中，鉆井液的攜巖性能較差，經常導致鉆井不能順利進行。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明采用乳液聚合法，制備了一種抗高溫高密度油基鉆井液提切劑，在地層復雜環境下具有優良的性能，使得鉆井液體系更加穩定，使得在高溫條件下，鉆井液隨著溫度升高，該提切劑具有較高的粘度指數，使得鉆井液具有優良的觸變性，且在高溫條件下的粘度和切力變化較小。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種抗高溫油基鉆井液提切劑的制備方法，包括：