[发明专利]一种用于降滤失的星型结构的共聚物及其制备方法和应用及钻井液及其应用

说明书

本发明涉及石油工业钻井领域，公开了一种用于降滤失的“星型”结构的共聚物及其制备方法和应用及钻井液及其应用，该共聚物中含有结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E，分别为选自具有式(1)、式(2)、式(3)、式(4)和式(5)所示结构的结构单元中的至少一种，所述共聚物的数均分子量为15万‑90万；本发明提供的具有“星型”结构的共聚物用于钻井液的降滤失剂时，能够获得良好的抗高温、抗高钙效果及优异的降滤失效果，适用于深井、超深井作业，能够维持较好的井壁稳定性。

技术领域

本发明涉及石油工业钻井领域，具体涉及一种用于降滤失的“星型”结构的共聚物及其制备方法和应用，及所述共聚物作为降滤失剂的钻井液及其应用。

背景技术

随着石油钻井技术的发展和常规油气储量的下降，深层、超深层油气资源成为勘探开发的重点。

在深井和超深井钻井过程中，由于井下为高温高压环境，钻井液在高温高压作用下性能会发生很大变化，主要是由于黏土在高温作用下会发生高温钝化作用，高温增强了水分子的热运动，降低了水分子在黏土表面定向的驱使，即降低了黏土表面水化能力，使黏土其外层水化膜减薄，Zeta电位降低，稳定性降低，加入的化学处理剂也会发生高温降解、高温交联、高温解吸附、高温去水化等高温破坏作用，严重影响其造壁性能，使得钻井液滤失量增大，影响井壁稳定。

另外，深井、超深井往往需要钻遇多种不同性质的地层，不可避免的会钻遇高含钙地层。Ca²⁺的入侵会严重影响钻井液的性能，Ca²⁺会置换吸附在膨润土表面上的Na⁺，使得其Zeta电位降低，水化膜变薄，膨润土颗粒间斥力变小，絮凝而变粗，易形成厚而疏松的泥饼，造成压差卡钻等井下复杂事故。尤其是钻进上述地层时多使用高密度钻井液体系，钙侵会更加严重，钻井液的滤失量剧增，极易发生井壁坍塌等严重井下事故。

近年来钻遇高温高含钙的情况不断增多，钙的侵入浓度也越来越高，高温高钙的井下恶劣环境严重影响了钻井液的滤失性能，对钻井工程的安全与成本造成了严重的威胁。钻井液中核心处理剂——抗高温高钙降滤失剂，已经成为制约深井钻井液技术发展的“瓶颈”。

目前油田使用的降滤失剂的种类繁多，各个种类之间的性能也存在差异。改性淀粉类降滤失剂抗盐抗钙能力较强，但是抗温能力差，在120℃条件下基本失去作用；改性纤维素类降滤失剂有良好的耐盐性能，能在饱和盐水中使用，且生物稳定性比改性淀粉的好，但耐温也只能达到130℃；改性褐煤类降滤失剂一般可抗温达200℃左右，但不耐盐；其中合成聚合物类降滤失剂与黏土的良好结合，能够增强膨润土的结构，在诸多学者的努力下，已成功研究了许多聚合物抗高温和抗盐降滤失剂。

此外，也有研究者发现，纳米颗粒对两性聚合物具有良好的吸附性能，具有比常规微米级别添加剂更好的桥塞性能，能够有限阻断液体进入地层，有助于改善钻井液的传热和流变特性、保持井筒稳定性以及保护油气藏。然而，现有的纳米材料聚合物作为耐高温或耐高钙降滤失剂时的性能均不能满足应用需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的共聚物降滤失剂不能兼具较好的抗温性和抗钙性能的缺陷。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于降滤失的“星型”结构的共聚物，该共聚物中含有结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E，

所述结构单元A为选自具有式(1)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为选自具有式(2)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元C为选自具有式(3)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元D为选自具有式(4)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元E为选自具有式(5)所示结构的结构单元中的至少一种；所述共聚物的数均分子量为15万-90万；

其中，