[发明专利]水基钻井液用增效剂及其制备方法、水基钻井液和应用

说明书

本发明提出水基钻井液用增效剂及其制备方法、水基钻井液和应用，属于钻井液技术领域，该增效剂由包括如下重量份数的原料制备而得：苯乙烯磺酸钠15～25份，烯丙基三甲基氯化铵8～15份，双十二烷基二甲基溴化铵2～8份，正辛基三乙氧基硅烷1～5份，丙基三乙氧基硅烷1～5份，月桂醇磺基琥珀酸酯二钠1～5份，纳米二氧化硅10～20份，石蜡8～15份等。该增效剂可用于水基钻井液的制备及页岩气开发领域，可降低岩石表面自由能，改变水相或油相与岩石储层表面的接触角，阻止水相或油相进入储层，并且，可同时作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂使用。此外，该增效剂具有微‑纳结构，可实现对不同尺寸微裂缝的全尺寸封堵。

技术领域

本发明属于钻井液技术领域，尤其涉及水基钻井液用增效剂及其制备方法、水基钻井液和应用。

背景技术

随着钻井技术的日益发展，超深井、大位移井等高难度井成为油气钻探的主要研究方向。但钻探过程中钻遇泥页岩地层时，泥页岩遇传统钻井液易水化膨胀分散，难以钻达有效油气层，从而导致井壁失稳、储层损害等问题。

2000年后，蒋官澄教授等人首次提出了“多孔介质油气藏气湿性基础理论体系”，并建立了油气藏岩石表面的双疏性理论，可有效解决井壁失稳问题。CN108165241B公开了一种超疏水型复合材料，将纳米TiO₂和纳米SiO₂进行第一混合后，得到纳米TiO₂和纳米SiO₂的分散液与含氟硅偶联剂混合，该双疏型复合材料能够在水基钻井液中使用，可强抑制水化膨胀分散，有效解决井壁失稳、储层损害等问题。

发明内容

本发明提出一种水基钻井液用增效剂及其制备方法、水基钻井液及其制备方法和应用，该增效剂具有疏水疏油性，可强抑制水化膨胀分散、具有良好润滑作用、良好储层保护效果、毒性低、配伍性好。

一方面，本发明提出一种水基钻井液用增效剂，由包括如下重量份数的原料制备而得：

苯乙烯磺酸钠15～25份，烯丙基三甲基氯化铵8～15份，双十二烷基二甲基溴化铵2～8份，正辛基三乙氧基硅烷1～5份，丙基三乙氧基硅烷1～5份，月桂醇磺基琥珀酸酯二钠1～5份，纳米二氧化硅10～20份，石蜡8～15份，乙醇2～8份，水25～35份。

进一步地，纳米二氧化硅的粒径为100～500nm。

又一方面，本发明提出上述任一增效剂的制备方法，包括如下步骤，

1)将双十二烷基二甲基溴化铵与蒸馏水、乙醇混合后，升温至65～75℃，加入纳米二氧化硅、正辛基三乙氧基硅烷、石蜡，反应，得表面改性产物；

2)将上述表面改性产物降温，加入苯乙烯磺酸钠，烯丙基三甲基氯化铵、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠，丙基三乙氧基硅烷，升温至50～75℃，反应，得增效剂。

进一步地，步骤1)中，反应的温度为65～75℃；反应的时间为2～3h。

进一步地，步骤2)中，反应产物降温至20～40℃；反应的温度为50～75℃；反应的时间为8～16h。

又一方面，本发明提出一种水基钻井液，包括上述任一增效剂。

进一步地，由包括如下重量份数的原料制备而得：

90～110份土浆、2～4份增效剂、1～2份仿生抑制剂、2～3份仿生封堵剂、2～3份仿生固壁剂、1～3份抗高温降滤失剂、1～3份键合润滑剂、0.2～0.5份包被剂、4～30份盐、加重剂。

进一步地，仿生抑制剂为芳香胺盐酸盐；

仿生封堵剂为聚酰亚胺改性的纳米氧化石墨烯；

仿生固壁剂为主链为甲基丙烯酸酯共聚物，侧链接枝盐酸多巴胺。