[发明专利]含有智能温度响应型聚合物的生物柴油基恒流变钻井液

说明书

本发明涉及油气钻井技术领域，公开了一种含有智能温度响应型聚合物的生物柴油基恒流变钻井液，该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的基础油生物柴油、水相、乳化剂、有机土、恒流变流型调节剂、水解抑制剂、降滤失剂和加重材料；其中恒流变流型调节剂为智能温度响应型聚合物，该聚合物中含有由双羟乙基双羟丙基硬脂基氯化铵、乙撑双硬脂酰胺和二聚脂肪酸提供的结构单元。本发明提供的钻井液不仅具有优异的环保性和可降解性，以及与传统油基钻井液相当的常规流变性、弱凝胶结构和滤失性，同时具备优良的抗温性、CaO兼容性和恒流变性能。

技术领域

本发明涉及油气钻井技术领域，具体涉及一种含有智能温度响应型聚合物的生物柴油基恒流变钻井液。

背景技术

钻井液是钻井过程中使用的循环冲洗介质，具有悬浮和携带钻屑、防止井壁坍塌、保护油气储层、冷却和润滑钻具、传递泵功率、录取地质资料等多种功能，是影响钻井成功与否和钻井速度的重要因素。

近些年来，随着世界范围内油气需求的日益增大和陆上油气资源的逐步枯竭，深水钻井的数量逐年增多，对钻井液技术也带来了极大的挑战。深水钻井过程中会钻遇敏感性及低胶结性地层，易发生井壁失稳，同时泥线附近的低温高压环境很适合天然气水合物的生成，容易堵塞管线而引发井下事故。在这样苛刻的环境下，即使具有很强抑制性能的水基钻井液也不能完全满足钻井作业要求，而油包水乳化钻井液则表现出了与深水钻井良好的相容性，但仍存在两大难点。

首先，传统油包水乳化钻井液的流变性更易受到温度的影响，在深水大温差环境下会发生剧烈变化并引发当量循环密度(ECD)的大幅波动，在安全密度窗口窄的井段容易引发恶性漏失；第二，海洋深水脆弱的生态环境对钻井液的环保性能提出了更为严苛的要求，早期的柴油基、矿物油基甚至后来的低毒矿物油基钻井液均难以满足。

为了解决上述问题，人们开发了具备优异环保性能，且流变性随温度变化不敏感的恒流变合成基钻井液体系，典型如MI-SWACO公司的RHELIANT PLUS体系、Baroid公司的BaraECD体系和国内COSL公司的Flat-Pro体系等。首先，为了满足海洋环保要求并减轻低温下体系的增粘效应，这些体系选择芳烃含量极低且粘温特性稳定的人工合成链烷烃作为连续相，目前最常用的产品包括壳牌的气制油Saraline 185V和Exxon的低毒溶剂油Escaid110等。然后，通过流型调节剂自身(如BaraECD)或其与有机土的协同作用(如RHELIANT PLUS和Flat-Pro)，使钻井液体系关键流变参数动切力YP、6r读数和终切(Gel10min)在大温差范围内保持基本恒定，即所谓恒流变特性，从而维持稳定的当量循环密度。这些体系已在墨西哥湾、北海、中国南海等地的深水钻井中取得了成功应用，普遍抗温可达200℃，并可在2-120℃范围内保持恒流变性能，但由于连续相较为昂贵导致钻井液配制成本居高不下，且其连续相依然存在厌氧条件下难以降解、不可再生等问题。为此，人们仍在不断寻找更好的替代品。

生物柴油主要是由动植物油脂和短链醇经酯交换反应制备的脂肪酸酯混合物，具备制备简单，高闪点，极低生物毒性、厌氧条件下降解速率快及可再生等优点。此外，随着目前转基因等技术的成熟，生物柴油在产量和价格上也逐渐显露出了优势，这些都为其用作廉价、环保且易降解的油包水乳化钻井液连续相提供了可行性，国内外也逐渐展开了生物柴油基钻井液的相关研究，典型案例如下：