[发明专利]聚合物超双疏剂及超双疏强自洁高效能水基钻井液

说明书

本发明涉及石油钻井液领域，公开了一种聚合物超双疏剂及其制备方法和应用，以及超双疏强自洁高效能水基钻井液。该聚合物超双疏剂包括来自丙烯酰胺的结构单元A、来自甲基丙烯酸甲酯的结构单元B、来自丙烯酸丁酯的结构单元C、来自下述式(1)所示化合物的结构单元D、来自硅烷偶联剂的结构单元E、以及纳米二氧化钛；其中，所述纳米二氧化钛通过结构单元E连接于所述聚合物超双疏剂，所述硅烷偶联剂为具有双键的硅烷偶联剂；所述R为C3‑C8的全氟烷基。本发明的聚合物超双疏剂制备的水基钻井液添加剂具有良好的润湿性能、抑制性能、润滑性能、储层保护性能和流变及滤失性能。

技术领域

本发明涉及石油钻井液领域，具体涉及一种聚合物超双疏剂及其制备方法和应用，以及超双疏强自洁高效能水基钻井液。

背景技术

目前在致密砂岩油气藏存在的地质条件复杂、储层埋藏深、钻井难度大等难题的情况下，致密砂岩油气藏开采的过程中主要采用油基钻井液体系进行安全高效钻井，而油基钻井液成本高、钻屑处理困难，不能很好地满足经济、绿色开发致密砂岩油气藏的需要。因此迫切需要使用水基钻井液，满足致密砂岩油气藏可持续勘探开发的需求。然而，目前所使用的常规水基钻井液还不能很好的满足致密砂岩油气藏的钻探开采，存在的问题主要表现在如下几个方面。

(1)水化抑制性能方面：常规水化抑制剂不能很好地满足致密砂岩油气藏的钻探需求，水基钻井液的抑制性不能有效抑制钻屑分散、保护钻井液体系粒子级配的需要。

(2)封堵能力方面：常规封堵剂不能很好地在钻井液体系中保持合理的粒度分布，不能有效满足致密砂岩油气藏的封堵、阻断传质传能稳定页岩地层井壁的需要。

(3)润滑能力方面：常规润滑剂及流变参数尚未达到油基钻井液性能，不能有效保障长水平段井筒作业中高效润滑和岩屑床的表面润滑的需要。

由于井场的限制，比如偏远地区的钻井平台，或者材料运输成本的增加，以及高温复杂结构井的工程要求，一种加量少、效果好的超双疏强自洁高效能钻井液体系的需求越来越大。因此亟需研发一种效能够高效解决致密砂岩油气藏钻探中所遇到的高摩阻、油气层损害、井塌困难等技术难题的水基钻井液体系。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种聚合物超双疏剂及其制备方法和应用，以及超双疏强自洁高效能水基钻井液，该水基钻井液添加剂具有良好的润湿性能、抑制性能、润滑性能、储层保护性能和流变及滤失性能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种聚合物超双疏剂，该聚合物超双疏剂包括来自丙烯酰胺的结构单元A、来自甲基丙烯酸甲酯的结构单元B、来自丙烯酸丁酯的结构单元C、来自下述式(1)所示化合物的结构单元D、来自硅烷偶联剂的结构单元E、以及纳米二氧化钛；

其中，所述纳米二氧化钛通过结构单元E连接于所述聚合物超双疏剂，

所述硅烷偶联剂为具有双键的硅烷偶联剂；

所述R为C3-C8的全氟烷基。

优选地，所述R为C3-C8的全氟直链烷基。

优选地，所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

优选地，所述纳米二氧化钛的粒径为50-200nm。

优选地，相对于所述纳米二氧化钛1mol，所述结构单元A的含量为0.1mol以上，所述结构单元B的含量为1mol以上，所述结构单元C的含量为0.5mol以下，所述结构单元D的含量为0.5-1.5mol，所述结构单元E的含量为0.5mol以下。