[发明专利]一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂及其制备方法

说明书

本发明涉及油田助剂领域的一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂及其制备方法。所述一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂是由部分降解淀粉、疏水单体、烯基酰胺、烯基羧酸钾、烯基硅烷为主要原料，通过酶促反应和自由基聚合反应得到的一种天然改性产物。本发明提供的改性淀粉是一种分子侧链带有疏水立体基团的抑制剂，可吸附在易水化粘土矿物表面而改变其疏水性，具有较强的抑制防塌性能，制备方法简单，易工业化推广。

技术领域

本发明涉及油田助剂领域，更进一步说，涉及一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂及其制备方法。

背景技术

长期以来，钻井液抑制性的问题，尤其是针对易水化泥页岩的井壁稳定问题一直是钻井工程中经常遇到的问题。利用化学方法增强钻井液抑制性是提高井壁稳定的重要手段之一，即向钻井液中加入一定量抑制性防塌剂即可起到稳固井壁的作用。目前，聚丙烯酰胺钾盐是在易水化地层最常用的钻井液用抑制性防塌剂，该产品主要是通过高分子量聚合物的包被吸附作用，来抑制易水化粘土和岩屑的分散的。然而，该种人工产品具有环保性能差的缺陷。淀粉，作为重要的天然产物，具有来源广、无毒、易改性和易生物降解等优点，是环保类钻井液处理剂的热点研究方向之一。近年来，Scomi公司研究了一种名为Opt-Starplus改性淀粉，其主要作为降滤失剂来使用并兼有一定的防塌功能；Halliburton的Baroid开发了一种N-Drilling HT Plus非离子改性淀粉，其主要作为降滤失剂来使用并兼有一定的防塌功能；Schlumberger下的MI开发了一种两性离子型Duo-Flo TM改性淀粉，其主要作为降滤失剂来使用并兼有一定的防塌功能。上述改性淀粉主要通过分子中的酰胺基团和(或)羟基、季铵基团吸附在黏土矿物颗粒表面，增加黏土颗粒表面水化膜的厚度，阻碍钻井液中颗粒之间相互碰撞而形成大颗粒，有利于保持钻井液中细颗粒的含量，从而有利于在井壁形成薄而韧的泥饼，降低钻井液的滤失量，但是其由于在分子链中缺少有效的疏水基团，因此不能阻碍水分子侵入黏土层间而引起的水化分散作用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂。具体地说涉及一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂及其制备方法。本申请提供的改性淀粉防塌剂，除了具有降滤失的作用外，还可以通过分子链中引入的疏水基团，增加黏土颗粒表面疏水性，阻碍水分子侵入黏土层间而引起的水化分散作用，从而抑制井壁黏土矿物因水化作用而崩散，达到稳定井壁的目的。

本发明目的之一是提供一种钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂，所述改性淀粉防塌剂是由部分降解淀粉、疏水单体、烯基酰胺、烯基羧酸、烯基硅烷为主要原料，通过接枝反应得到的一种天然改性产物，包含以下结构通式表示物质中的至少一种：

或

其中，

R₁、R₂分别选自H、C_nH_2n+1、羟甲基或其中n为1～3的整数；

R₃、R₅分别选自H或C_nH_2n+1；其中n为1～3的整数；优选地，R₃、R₅选自H或CH₃，更优选CH₃；

R₄是C_nH_2n+1；其中n为1～3的整数，优选n＝1、2；

通式中，a:b:c:d＝(0.1～0.5)：(50～90)：(0.2～1.0)：(8～25)；优选a:b:c:d＝(0.2～0.4)：(60～80)：(0.4～0.8)：(10～20)。

所述钻井液用改性淀粉包被抑制防塌剂的相对分子量范围可为100000～200000。