[發明專利]環保型抗高溫飽和鹽水高密度聚合物鉆井液及制備與應用

有效

• 申請號: 202211279719.4
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115678518B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 黃賢斌;孫金聲;呂開河;黎劍;王金堂;劉鋒報;李美春;劉敬平;白英睿;金家鋒;史勝龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24;C09K8/16;C09K8/14;C08F220/58;C08F220/54;C08F226/02;C08F226/10;C08F212/14;C08F212/08
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

本發明提供了一種環保型抗高溫飽和鹽水高密度聚合物鉆井液體系及其制備方法與應用。該環保型抗高溫飽和鹽水高密度聚合物鉆井液體系包括以下質量份原料：水100份、膨潤土1?2份、凹凸棒土1?2份、堿度調節劑0.1?0.4份、抗高溫抗鹽降濾失劑2?3份、聚合醇2?3份、柔性封堵劑1?4份、聚合物刷潤滑劑2?5份、氯化鈉36.5份、甲酸鹽3?8份。本發明的環保型高密度鉆井液體系能夠抗200℃高溫、抗飽和鹽，具有良好流變、封堵和潤滑性能，且由于未使用磺化材料，滿足了環境敏感地區的環保要求。

技術領域

本發明涉及一種環保型抗高溫飽和鹽水高密度聚合物鉆井液體系及其制備方法與應用，屬于涉及石油工業的油田化學領域。

背景技術

隨著中淺層油氣資源的逐漸短缺，深層超深層油氣鉆探已成為獲取更多油氣資源的重要途徑和方向。但是深部地層井底溫度壓力高、地質條件復雜(大多存在鹽巖層、鹽膏層)、對鉆井液的性能提出了巨大的挑戰。如果鉆井液不能滿足性能要求，會引發井塌、卡鉆、井漏、井噴等復雜情況或安全事故，嚴重制約鉆井安全和效率。

深部地層鉆井液的技術難點包括：第一，井底溫度高，對鉆井液的抗溫性要求高。第二，井底壓力大，鉆井液需要有足夠高的密度來平衡地層壓力。第三，鉆遇鹽巖層或鹽膏層，對鉆井液抗鹽性能要求高。通常會使用油基鉆井液或飽和鹽水鉆井液來防止鹽的溶解。目前抗高溫飽和鹽水鉆井液通常會使用磺化類的材料來控制高溫高壓濾失量以及封堵地層微孔縫。在國內，常用的磺化材料主要有：磺化瀝青，磺化褐煤，磺甲基酚醛樹脂，磺化栲膠，磺化單寧。在高溫水基鉆井液中，為了控制濾失量，磺化材料的加量甚至高達6-15％。近年來，考慮到環境原因，部分地區逐漸開始限制磺化材料的使用。因此，不使用磺化材料的抗高溫飽和鹽水鉆井液逐漸成為鉆井工程界研究的重點和難點。尤其是在高密度條件下，鉆井液體系的流變和濾失性能調控難度更大。除此之外，三高(高溫、高鹽、高密度)條件下，鉆井液體系的潤滑性能也需要重視。

使用合成聚合物作為關鍵材料的聚合物鉆井液具有巨大的研究和應用前景。如何研制抗高溫抗鹽的處理劑是構建環保型抗高溫抗鹽鉆井液體系的關鍵，在處理劑分子結構設計方面，目前研究主要包括在聚合物分子結構中引入陽離子單體、含環結構單體或疏水單體等提高聚合物的抗溫抗鹽性能。在聚合物降濾失劑方面，鉆賽坦公司的抗高溫降濾失劑Dristemp和Driscal D是行業中的優秀產品，關于抗高溫聚合物降濾失劑的合成，諸多文獻報道了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 (AMPS)是的非常關鍵的單體，例如：中國專利文獻CN104531104A和CN105176499A均使用AMPS作為關鍵的合成原料來制備抗高溫抗鹽降濾失劑；在環保型抗高溫抗鹽封堵劑方面，使用以苯乙烯為主要原料的聚合物顆粒得到了越來越多的研究，例如：中國專利文獻CN111138594A公布了一種交聯結構的改性聚苯乙烯樹脂材料，具有優良的降濾失、封堵防塌性能，并且具有較好的抗溫性能，能夠實現對高溫地層的有效封堵防塌。除了使用抗高溫抗鹽的環保型材料之外，如何利用各種材料的協同增效作用提高鉆井液體系的抗溫抗鹽性能是構建環保型抗高溫抗鹽鉆井液體系的另一關鍵。

現有鉆井液體系的構建主要存在以下技術問題：(1)現有的環保型鉆井液體系，使用天然高分子及其改性材料作為增粘降濾失劑，抗溫抗鹽能力不足，高溫條件下易降解失效，不能滿足深部高溫地層鉆探需求；(2)現有的抗高溫水基鉆井液體系大多使用磺化材料來調控鉆井液的濾失性能，磺化材料雖然具有抗溫性能，但是其存在毒性大，難以降解的問題，在環境敏感區域被逐漸棄用；(3)高密度條件下，為了調控鉆井液體系的流變性，對處理劑的性能要求進一步提升，而現有處理劑難以滿足上述要求。

目前，現有鉆井液體系的構建主要存在抗溫性和環保型不能兼顧的問題，缺乏不使用磺化材料的抗高溫高密度飽和鹽水鉆井液，難以滿足深層超深層油氣的鉆探。因此研制一種不使用磺化材料的抗高溫高密度飽和鹽水鉆井液體系對于保證深層超深層油氣的鉆探具有重要的意義。

發明內容