[发明专利]钻井液用抑制剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井液用抑制剂及其制备方法，利用正硅酸乙酯、二乙氧基二甲基硅烷和γ‑氨丙基二乙氧基甲基硅烷作为有机硅源,制备共价键型有机硅铝复合絮凝剂，再加入经处理的膨润土提铝残渣以及聚合物，得到钻井液用抑制剂，多种具有抑制作用的组分相互协同提高钻井液的抑制性能，具有抑制粘土水化膨胀和防止岩心出现裂纹、裂缝等优点，同时兼有降低钻井液粘度和降滤失作用。

技术领域

本发明属于钻井液抑制剂技术领域，具体涉及一种钻井液用抑制剂及其制备方法。

背景技术

目前，从水基钻井液页岩抑制剂发展来看，各种各样的抑制剂用于处理水敏性页岩。其中应用最早、最广泛的方法就是使用高浓度盐，最早研发的页岩抑制钻井液包括氯化钠钻井液、硅酸盐钻井液、氧化钙钻井液，但是这些盐的使用量大时，严重影响了生态系统且配伍性差。

在20世纪70年代早期，聚合物/氯化钾钻井液应用较为广泛，各种聚合物与氯化钾协同提高钻井液的抑制水平。低浓度的部分水解聚丙烯酰胺和氯化钾就能达到较好的抑制水平。然而由于抑制不完全导致页岩表面膨胀，水解丙烯酰胺所产生的氨和残留的丙烯酰胺单体对人体也是非常有害的，因而没有达到理想效果。

在20世纪80年代后期开发出混合金属层状氢氧化物以及胺类页岩抑制剂抑制黏土膨胀有显著的效果。现有的抑制剂从开始的单一抑制剂到后面发展的多种抑制剂相互协同提高了钻井液的抑制性能方向发展，并且在无毒，无荧光，环境友好，性能稳定等方面进行进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有的抑制剂存在的缺陷，提供一种钻井液用抑制剂及其制备方法，多种具有抑制作用的组分相互协同提高钻井液的抑制性能，抑制粘土水化膨胀和防止岩心出现裂纹、裂缝，同时兼有降低钻井液粘度和降滤失作用，且无毒无害，性能稳定。

本发明采用的技术方案如下：

一种钻井液用抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将AlCl₃溶液与正硅酸乙酯、二乙氧基二甲基硅烷和γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷溶液混合搅拌，再缓慢加入NaOH溶液，得到有机硅铝复合组分A；

S2.将聚乙二醇与乙烯-丙烯共聚物混合，得到共混物组分B；

S3.将膨润土提铝残渣在150-200℃下，置于NaOH溶液中浸泡，干燥，得到经处理的膨润土提铝残渣；

S4.将步骤S1所得有机硅铝复合组分A、步骤S2所得共混物组分B和步骤S3所得经处理的膨润土提铝残渣混合，搅拌20-30min，即得。

本发明由多种具有抑制作用的组分相互协同提高钻井液的抑制性能，通过吸附、扩散等途径结合到粘土晶层端部，堵塞粘土层片之间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定粘土，抑制粘土水化膨胀和防止岩心出现裂纹、裂缝；另外抑制剂中的成分可与地层中多价离子反应，在井壁表面形成分子膜，具有良好的抗高温流变性和抗钻屑污染能力，同时兼有降低钻井液粘度和降滤失作用。

由于我国膨润土矿产资源十分丰富，探明储量位于世界前列，且品质好、分布广。由于膨润土中含有较丰富的氧化铝和二氧化硅，因此其综合开发利用价值已受到人们的愈益重视。膨润土经酸浸提铝后的残渣的主要成分为无定形二氧化硅。因该无定形二氧化硅具有较高的反应活性，又被称作为活性二氧化硅。抑制剂中加入经处理的膨润土提铝残渣，活性二氧化硅生成活性硅盐，抑制剂中硅盐通过与地层中页岩发生作用产生凝胶，并与黏土矿物等发生胶结作用，使粘土等矿物质颗粒凝结成牢固的整体，从而封固页岩进而改善提高泥页岩的膜效率。