[發明專利]適用于水基鉆井液用高效攜屑劑Al2

有效

• 申請號: 202110991090.5
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113667462B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 蔣官澄;倪曉驍;彭春耀;賀垠博;楊麗麗;駱小虎;羅緒武;梁興;譚賓;冉啟發;劉小波;程榮超;全曉虎;蔡軍;崔凱瀟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24;C09K8/03;C09K8/16;C09K8/52;C08F220/56;C08F220/24
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉淼;劉依云

本發明涉及石油工業的油田化學領域，具體涉及適用于水基鉆井液用高效攜屑劑Al₂O₃/SiO₂復合材料。Al₂O₃/SiO₂復合材料包括含有Al₂O₃和SiO₂的固體顆粒，以及在固體顆粒表面修飾的聚丙烯酰胺類聚合物；其中，所述聚丙烯酰胺類聚合物含有式(1)和式(2)所示的結構單元。本發明的Al₂O₃/SiO₂復合材料作為高效攜屑劑能夠有效改善巖屑表面潤濕性能，將巖屑表面親水親油的潤濕性轉變成疏水疏油的氣潤濕性能，從而降低巖屑的相對密度，同時通過聚合物的流變性能提高體系的攜屑效果。

技術領域

本發明涉及石油工業的油田化學領域，具體涉及適用于水基鉆井液用高效攜屑劑Al₂O₃/SiO₂復合材料。

背景技術

隨著我國常規油田的開采基本進入中后期，勘探開發的油藏條件越來越苛刻，深井、水平井等非常規復雜結構井越來越成為非常規油氣田的開發方式。復雜結構井的發展對鉆井液的性能提出了更高的要求，針對鉆高難度井過程中常遇到的攜帶巖屑困難，易在井下形成巖屑床，進一步造成磨阻、扭矩的增加，更有甚者形成卡鉆，造成巨大鉆井事故，影響最終整體的鉆井效率，造成巨大的成本消耗。因此，常規的水基鉆井液必須具有良好的攜屑性能，這又對水基鉆井液的流變性能提出了很高的要求。水基鉆井液以其環保，低成本的特點而被廣泛使用，主要由膨潤土，各種聚合物和加重材料組成。為達到較好的攜屑效果，水基鉆井液中通常加入大量的膨潤土和聚合物材料提高整體體系的粘度，而這又會降低鉆井的鉆進速度并且形成較厚的濾餅，造成黏附卡鉆等事故。因此，研發出高效攜屑的水基鉆井液處理劑提高鉆井速度，解決深井、水平井等復雜結構井的攜巖問題，顯得十分必要，而本發明專利研發的高效攜屑劑是該水基鉆井液體系的關鍵組成。

目前，國內外研發的水基鉆井液攜屑劑多使用植物膠分子進行改性，合成具有特殊功能性的聚合物，但這些材料均耐溫性能差，高溫流變性能不穩定，聚合物合成工藝復雜，產品成本高，難以大規模應用等問題。

發明內容

本發明的目的是為了能夠有效改善巖屑表面潤濕性能，將巖屑表面親水親油的潤濕性轉變成疏水疏油的氣潤濕性能，從而降低巖屑的相對密度，同時通過聚合物的流變性能提高體系的攜屑效果，為了實現上述目的，本發明一方面提供一種Al₂O₃/SiO₂復合材料，該復合材料包括含有Al₂O₃和SiO₂的固體顆粒，以及在固體顆粒表面修飾的聚丙烯酰胺類聚合物；其中，所述聚丙烯酰胺類聚合物含有式(1)和式(2)所示的結構單元：

式(1)

式(2)

其中，R₁-R₆各自獨立地選自H或C1-C6的烷基；L選自C0-C6的亞烷基；R₇選自被鹵素取代的C6-C20的烷基。

本發明第二方面提供一種Al₂O₃/SiO₂復合材料的制備方法，該方法包括：

(1)采用硅烷偶聯劑對含有Al₂O₃和SiO₂的固體顆粒進行表面修飾；

(2)在步驟(1)表面修飾后的產物與式(1’)和式(2’)所示的化合物進行聚合反應；

式(1’)式(2’)