[发明专利]一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钻井液用抑制剂技术领域，具体涉及一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法。

背景技术

井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的难题，随着勘探领域向深部地层扩展，钻遇地层日趋复杂，井壁失稳已成为实现勘探目的的障碍。井壁失稳主要表现为缩径、井壁坍塌、井眼扩大、卡钻、电测遇阻等，这些事故既会引起钻速降低，建井周期延长，作业成本增加和固井质量降低等一系列问题，又会使部分地区无法钻达目的层，延误钻探开发时机，影响经济效益。井壁失稳每年都会给石油行业造成巨大的经济损失，至今仍是一个非常重要且棘手的问题。随着钻遇地层条件的日趋复杂，石油勘探开发对钻井液用高性能抑制剂的需求越来越大。

铝化合物由于具有丰富的化学多变性，能够通过物理化学方法封堵地层中的层理与裂隙，阻止钻井液滤液进入地层，增强井壁稳定性。Al³⁺可以对粘土矿物进行电性中和，压缩扩散双电层，从而减弱泥页岩膨胀趋势；在粘土表面，Al³⁺吸附能力比K⁺强，更难以被置换下来，Al³⁺可以更有效地吸附带负电荷的粘土颗粒形成复合体，具有较强的自由水束缚能力，从而减弱水分子的运动范围，使粘土的吸水性得到有效抑制，达到稳定井壁的作用。

现有技术中采用在钻井液中引入AlCl₃·6H₂O、Al₂(SO₄)₃·16H₂O、KAl(SO₄)₂·12H₂O和NaAlO₂等无机盐开发了一些铝基钻井液处理剂产品。US 5110484利用铝酸钠与糖浆反应合成铝化合物，该处理剂可控制页岩水化分散。刘伟等以铝化合物、稳定剂和螯合剂，在一定的温度下反应，经中和、干燥和粉碎后即得铝化合物泥岩抑制剂WJ-1(刘伟等.高性能铝化合物钻井液体系研究[J].钻井液与完井液,2011,28(1):18-23)。张和平等研制出一种化学反应型多功能聚合铝处理剂AOP-1，其具有抑制石膏溶解、固相清洁等作用，适用于微裂缝性泥页岩地层的封堵防塌和造浆性强的泥页岩防泥包，能明显改善泥页岩的稳定性(张和平等.多功能聚合铝处理剂AOP-1的室内评价和现场应用[J].钻井液与完井液,2005,22(5):17-19)。

但上述钻井液铝基抑制剂由于在钻井液环境中难以溶解，抑制剂中的铝含量偏低(以Al₂O₃的重量计，为6wt％-8wt％)，且与钻井液体系的配伍性问题突出，从而限制了其应用范围和使用性能。因此，目前存在的问题是急需研究开发一种可在钻井液环境中快速溶解且具有较强抑制能力的钻井液用铝基抑制剂及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法。通过将有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂反应后制得的钻井液用铝基抑制剂中的铝含量(以Al₂O₃的重量计)≥10％(重量)，抑制造浆率≥90％，可有效提高钻井液的抑制性，确保复杂地层的钻进。

为此，本发明第一方面提供了一种钻井液用铝基抑制剂，其由包含有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂的组分反应后制得。

根据本发明，所述有机酸与有机酸盐的重量比为(1-3):1；优选所述有机酸与有机酸盐的重量比为(2-3):1。

根据本发明，所述有机酸与铝化合物的重量比为1:(1-10)；优选所述有机酸与铝化合物的重量比为1:(3.3-10)。

在本发明的一些实施例中，所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、水杨酸和草酸中的一种或多种。

在本发明的另一些实施例中，所述有机酸盐包括酒石酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、水杨酸、苯甲酸和草酸对应的碱金属盐中的一种或多种；所述碱金属为钠和/或钾。