[发明专利]一种水基膨润土钻井液用降粘剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水基膨润土钻井液用降粘剂及其制备方法，该降粘剂是由有机多元阴离子电解质和水溶性锆盐络合制备而成，在石油钻井过程中，具有高效解絮凝，能够显著改善水基膨润土钻井液的流变性，在200℃高温下仍能保持良好的流变稳定性，该方法具有稳定钻井液流变性持久，稀释效率高，用量少，成本低，操作简单的特点。

技术领域

本发明涉及一种水基膨润土钻井液用降粘剂，能够快速有效控制水基膨润土钻井液在高温下的增稠现象，属于油田钻井液处理剂技术领域。

背景技术

近年来，随着社会对石油天然气等能源需求的日益加剧，已探明的浅层油气资源已经不能满足经济发展的需要，深井、超深井逐步成为石油勘探开发的重点，勘探开发难度在逐年的增加，钻遇异常高压地层逐渐增多，必须使用高密度钻井液。水基膨润土钻井液由于配制方法简单，成本低，能够容纳较多固相，适合配制高密度钻井液体系，可形成致密泥饼，造壁性好，滤失量较低，抗温能力强而得到广泛的使用。

但分散性水基钻井液并不是为高温深井而设计，所应用的栲胶、改性单宁类等降粘剂由于抗温能力差、用量大及易起泡，逐渐被含铬木质素磺酸盐等改性产品取代。2010年以前，含铬的处理剂在很多地区高温深井中被广泛用作高效稳定的降粘剂，但是，铁铬木质素磺酸盐、铬-褐煤以及更早时期应用的红钒等含铬处理剂中的铬离子(尤其是六价铬)具有较高的环境毒性，应用受到进一步的限制。在全球范围内环境敏感和生态脆弱、环境法规严格的地区已禁止使用。于是出现了铁锆木质素磺酸盐、铁钛木质素磺酸盐、铁锰木质素磺酸盐，代替铁铬木质素磺酸盐，这些降粘剂的缺点是热稳定性差，大多数抗温在150℃以下，使用效果也不及铁铬木质素磺酸盐。流变性调控问题，一直是水基膨润土钻井液在深井钻探应用中面临的难题，水基膨润土钻井液体系中粘土颗粒之间网状结构的形成，是导致钻井液流变稠化的重要原因之一，钻井液流变稠化严重制约安全、优质、高效钻井的进行。具体表现为钻井液切力和粘度增大、流动困难、气泡不易除去。开泵困难或泵压升高及憋泵，极易造成机动压力过大，导致井漏等井下复杂的发生。钻井液流变稠化，还会造成钻屑难以除去，钻头泥包等，严重影响钻井速度。

近年来，虽然水基钻井液无铬降粘剂得到飞速发展，但是仍然存在很多问题：(1)产品生产工艺复杂，需要多步化学反应才能完成，生产成本高；(2)降粘剂本身对环境无害，但是生产过程的工艺技术不环保，废弃物产生较多，未从根本上做到环境友好；(3)抗温性仍需进一步提高，部分抗高温的磺化产品颜色深，不利于环保；(4)在产品使用效果方面，普遍存在维护周期短，需频繁加入的问题。因此，开发一类环境友好而又能够抗高温的高效钻井液用无铬降粘剂依旧非常迫切。

发明内容

本发明针对高温、超高温井钻井施工中控制水基膨润土钻井液流变稠化方法的难点和存在的问题，提供了一种抗高温、解絮凝效果好、成本低及制备工艺简单的环境友好型水基膨润土钻井液用降粘剂。

本发明采用如下技术方案实现：

一种水基膨润土钻井液用降粘剂，由有机多元阴离子电解质和水溶性锆盐络合制得，所述有机多元阴离子电解质为含羟基、羧基或磷氧双键官能团的有机化合物和/或分子量低于1000的聚阴离子电解质。

所述含羟基、羧基或磷氧双键的有机化合物包括羟基乙叉二膦酸、D-葡萄糖酸钠、乙二胺四甲叉膦酸；所述分子量低于1000的聚阴离子电解质为水解聚马来酸酐、马来酸-丙烯酸共聚物。

所述的水溶性锆盐为氧氯化锆、硫酸锆或硝酸锆。

所述有机多元阴离子电解质与水溶性锆盐的质量比1-2：0.5-1.5。

该水基膨润土钻井液用降粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)有机多元阴离子电解质和水溶性锆盐根据一定的重量比加入到水中，分别配成一定浓度的水溶液；

(2)在不断搅拌的条件下，将步骤(1)水溶性锆盐的水溶液滴加到有机多元阴离子电解质水溶液中；