[发明专利]一种高效钻井液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液及其制备方法，具体地说涉及一种强抑制性耐温抗盐聚合物钻井液及其制备方法和应用。

背景技术

钻井工程中，所遇地层75%为泥页岩层，约90%的井壁不稳定问题发生在泥页岩井段，对于高温高盐地层，上述问题更为严重。含有钾离子的钻井液的应用使泥页岩的分散造浆得到了较好的控制，钻井液中的亚微米粒子和劣质固相含量大大降低，大幅度提高了机械钻速。但是随着技术的不断应用，也暴漏出一些缺点，如钻井液抑制能力、防塌效果有限，在解决高温高盐泥页岩地层的分散造浆及井壁吸水失稳问题方面还有所欠缺。因此，研究开发具有强抑制性的耐温抗盐聚合物钻井液体系尤为重要。

继钾离子单独用作页岩抑制剂后，国外开发了聚合物/KCl体系，但此类高盐钻井液体系对环境造成一定伤害，须经处理才能排放。此外，上述钻井液体系在遇到高温高盐地层时有所欠缺，且页岩抑制性能好环很大程度上取决于无机电解质KCl的使用浓度，使用浓度越高，效果越好以上导致后续处理更为困难。现国内针对高温高盐地层普遍使用的KCl聚磺防塌钻井液抑制性能、防塌性能有限，在遇到泥岩地层存在掉块严重等缺陷。

CN10149424A涉及一种强抑制性双钾离子—聚合物钻井液，其特征是：强抑制性双钾离子—聚合物钻井液包括下述重量百分比的物质：A.作为无机抑制剂的无机钾盐7%-9%；B.作为有机抑制剂的有机钾盐0.5%-0.6%；C.提粘剂0.3%-0.5%；D.降滤失剂0.3%-0.5%；E.碱度控制剂0.3%-0.5%；F.防腐剂0.03%-0.1%；G消泡剂0.1%-0.2%；H.加重剂1%-8%；余量是水。此钻井液体系不适合于高温高盐地层，且抑制防塌性能有限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种强抑制性耐温抗盐聚合物钻井液及其制备方法。该钻井液体系抑制性能和防塌性能好，能有效解决泥页岩水化分散膨胀及井壁坍塌等实际问题。

一种钻井液，按重量份数计，含有2.0-6.0份的膨润土，3.0-7.0份磺化酚醛树脂，2.0-6.0份褐煤树脂，0.03-0.4份氢氧化钠，0.5-3.0份磺化沥青，3.0-8.0份KCl，0.03-0.8份聚胺聚合物，100份水；所述的聚胺聚合物为端二胺、环醚和环氧卤代烷的聚合物；优选含有3.0-5.0份的膨润土，4.0-6.0份磺化酚醛树脂；3.0-5.0份褐煤树脂，0.1-0.3份氢氧化钠，1.0-2.0份磺化沥青，4.0-6.0份KCl，0.05-0.3份聚胺聚合物。

本发明中膨润土75μm筛的筛余量小于4%；磺化酚醛树脂由甲醛、苯酚和磺甲基化剂在适当条件下得到的缩聚物，水溶性好、耐高温、抗盐污染能力强、降滤失效果好，其水不溶物含量≤10.0%，浊点盐度≥160 g/L，表观粘度≤50.0m Pa·s，高温高压滤失量≤40.0mL；褐煤树脂由硝基腐植酸、磺甲基酚醛树脂等共聚而成，其水分≤20%，水不溶物≤15%，淡水浆高温高压滤失量≤35mL，盐水浆高温高压滤失量≤40mL，淡水浆表观粘度≤20mPa·s，盐水浆表观粘度≤40mPa·s；磺化沥青为沥青的磺化产物，其高温高压滤失量≤30.0mL，相对膨胀降低率≤55.0%。

本发明中所述的聚胺聚合物的运动粘度为300 mm²/s -2000 mm²/s，阳离子度0.75 mmol/g -3.6 mmol/g；优选为运动粘度500 mm²/s -1300 mm²/s，阳离子度1.0 mmol/g -3.0 mmol/g。

一种钻井液的制备方法，首先制备聚胺聚合物，使端二胺、环醚和环氧卤代烷进行共聚反应生成聚胺聚合物；然后按计量比配制含膨润土、磺化酚醛树脂、褐煤树脂、氢氧化钠、磺化沥青、KCl、聚胺聚合物的水溶液制成钻井液。

本发明方法中所述的端二胺、环醚和环氧卤代烷共聚反应如下：首先在搅拌及50-120℃条件下向端二胺中滴加环醚，环醚和端二胺的摩尔比为0.5-4：1，滴加结束后反应1-4h；然后将温度升至80-150℃，搅拌条件下滴加环氧卤代烷，环氧卤代烷和端二胺的摩尔比为0.1-1：1，滴加结束后反应1-4h，加入终止剂，终止剂和端二胺的摩尔比为0.5-2：1，继续反应1-4h,得阳离子聚胺类聚合物样品。

本发明方法中端二胺为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺等。环醚为环氧丙烷、环氧丁烷等。环氧卤代烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧氯丁烷等。终止剂为盐酸、硫酸、硝酸、冰醋酸、柠檬酸、甲酸、乙酸等。