[发明专利]抗高温的高密度水基钻井液及其制备方法

权利要求书

1.一种抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，包括以重量份计的100份清水、2～4份膨润土、0.1～0.2份纯碱、1.5～3份抗高温降滤失剂、2～3份封堵剂、1～2份纳米封堵剂、0.1～0.2份除氧剂、1～2份分散剂、0.5～0.8份片碱、5～7份KCl、以及与加重至所需密度相适应的重晶石；其中，

所述抗高温降滤失剂为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羟丁基乙烯基醚在引发剂引发下聚合形成共聚物，而后与二甲基氯硅烷反应形成的交联共聚物；其中，丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羟丁基乙烯基醚、二甲基氯硅烷的重量比为(30～40):(10～15) : (10～15) : (5～10) : (5～10)；

所述纳米封堵剂由以重量份计的8~10份气相白炭黑、15~20份氨基硅油、5~10份聚乙二醇-400、0.5~1份甲苯-2,4-二异氰酸酯、2~5份SPAN-80和75~105份水制备而成。

2.根据权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物，二者重量比为2:1；引发剂用量为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羟丁基乙烯基醚和二甲基氯硅烷的总重量的0.2%。

3.根据权利要求1或2所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，所述抗高温降滤失剂的制备步骤如下：

S1、将丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮和羟丁基乙烯基醚溶于溶剂水中，并加入片碱调节溶液pH值至9～12，制得单体反应液；其中，溶剂水的加量为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、羟丁基乙烯基醚和二甲基氯硅烷的总重量的2.5~4倍；

S2、将单体反应液加入至反应器中，并反应器中通氮气维持10min；

S3、将单体反应液升温至40～50℃，向其中加入引发剂并反应3～5h；

S4、向反应器中滴加二甲基氯硅烷，滴加过程中始终用片碱调节溶液pH值保持在9～12之间，保持40～50℃条件下，继续反应1～2h；之后升温至120℃，反应2～3h，得到胶液状产物；

S5、将步骤S4所得产物在90℃下用烘箱烘干12h，粉碎，即得到钻井液用抗高温降滤失剂。

4.根据权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，聚乙二醇-400与甲苯-2,4-二异氰酸酯的重量比为10:1。

5.根据权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，所述纳米封堵剂的制备步骤如下：

S1、将气相白炭黑与氨基硅油在反应器中混合搅拌均匀，得到混合反应物；

S2、将混合反应物缓慢升温至320℃，搅拌条件下反应2h，而后降至室温得到中间体1；

S3、将聚乙二醇-400和甲苯-2,4-二异氰酸酯在5℃下搅拌均匀，而后升温至70℃反应2h，得到中间体2；

S4、将步骤S2制得的中间体1缓慢加入至中间体2中，并继续在恒温70℃下反应3h，得到中间体3；

S5、向中间体3中加入SPAN-80和水，搅拌至乳化均匀，即得钻井液用纳米封堵剂。

6.根据权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，所述封堵剂为磺化沥青。

7.根据权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，所述除氧剂为三烷基亚磷酸酯。

8.根据权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液，其特征在于，所述分散剂为马来酸酐与丙烯酸共聚得到的分子量为2000~5000的共聚物钠盐。

9.一种如权利要求1所述的抗高温的高密度水基钻井液的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

S1、在12000r/min的转速下，向清水中边搅拌边加入膨润土和纯碱，搅拌30min，而后在25℃下养护24h；

S2、向其中加入抗高温降滤失剂，在12000r/min的转速下搅拌40min；

S3、依次向其中加入封堵剂、纳米封堵剂、除氧剂、分散剂、片碱和氯化钾，在12000r/min的转速下搅拌50min；

S4、最后加入重晶石，调整钻井液密度至与施工要求相符，在12000r/min的转速下搅拌60min，制得抗高温的高密度水基钻井液。