[发明专利]一种微泡沫钻井液用发泡剂体系

说明书

本发明公开了一种微泡沫钻井液用发泡剂体系该发泡剂组成包括5%‑28%发泡剂主剂、5%‑20%发泡剂辅剂、余量的水。所述主发泡剂是一种由丙烯酸和3‑乙烯基吡啶聚合后再与溴代烷烃制得的一种高分子表面活性剂；所述辅发泡剂是十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种。本发明所制得的微泡发泡体系兼具低密度（0.5‑0.8g/cm³）、抗盐50000ppm、抗钙2000ppm，发泡效果良好，同时还具有较好的钻井液性能，在复杂井底条件下仍能保持较好的泡沫稳定性。

技术领域

本发明涉及一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体涉及大尺寸超长裸眼井、水平井的钻井、完井、修井和油气井增产措施中，属于油田钻井液用处理剂领域。

背景技术

目前低成本开发的大趋势推动钻井井身结构不断优化（简化），大尺寸超长裸眼井段钻进施工成了普遍，而大尺寸超长裸眼段存在多套压力体系和复杂地层岩性并存，带来井筒稳定风险加大，安全施工窗口变窄，对钻井液功能提出更高要求，随钻井筒强化（防漏、防塌）任务重大。并且水平井随着段长不断延伸，岩屑床问题突显，安全钻井受到极大挑战，对钻井液的携岩能力提出了更高的要求。

微泡以均匀、非聚集、非连续态存在的，其尺寸介于0-100μm之间，气体含量小于普通泡沫，气泡由多层液膜包裹，可以有效阻止相邻气泡合并，使得泡沫的稳定性提高，微泡沫气泡尺寸小、强度高、稳定性好的特点使其具有一定的防漏堵漏作用。

在ZL200910157353.1中公开了一种微泡钻井液，其表面活性剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合物。

在ZL200710113558.0中公开了一种循环微泡沫钻井液或完井液，其表面活性剂采用脂肪醇甘油基醚磺酸盐、聚合醇、椰子油酰胺磺基琥珀酸单酯钠盐。

但是，目前现场应用的微泡沫钻井液中的发泡剂主要是阴离子或阴非离子型表面活性剂，抗盐能力差、发泡能力差，对岩屑的悬浮作用及运移能力有限。在大尺寸超长裸眼井、水平井等复杂地层，利用微泡沫钻井液粘度高、携岩能力强的优点，提高岩屑的悬浮和运移能力，降低或消除岩屑沉降的影响，达到增强井眼净化能力、减少遇阻划眼时间、降低卡钻故障风险、提高机械钻速以及降低钻井成本的目的具有重要的现实意义。

发明内容

本发明目的之一是提供一种微泡沫钻井液用发泡剂体系。该发泡剂制得的微泡沫具有较低密度，较强的抗盐、抗钙能力。

本发明的主要技术方案：一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，该发泡剂体系原料包括高分子主发泡剂、副发泡剂以及水，按如下比例配制而成：主发泡剂5-28%，副发泡剂5-20%，水余量。

所述的高分子主发泡剂是以含有乙烯基的羧酸化合物和含有乙烯基的杂环化合物为聚合反应单体，经聚合反应制得高分子聚合物，再与卤代烷烃反应制得。

所述的副发泡剂选自含有长碳链和氮原子的阳离子表面活性剂。

所述的卤代烷烃为溴代烷烃。

所述溴代烷烃结构为CH₃(CH₂)_mBr，其中m=6、8、9、11、13或17。

所述的含有乙烯基的羧酸化合物为丙烯酸，含有乙烯基的氮杂环化合物为3-乙烯基吡啶。

所述的主发泡剂分子结构为：

x：y=（1～2）：（1～8.5）、R=CH₃(CH₂)_n，n=6、8、9、11、13或17，

其中x：y最适宜比例为1：（1.5～4.5），n最适宜为11。