[发明专利]提高水基钻井液切力的有机无机复合聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了提高水基钻井液切力的有机无机复合聚合物及其制备方法，该有机无机复合聚合物包括无机改性土、有机聚合物单体混合体系、激发体系和水，无机改性土由聚氧乙烯改性钠膨润土组成，有机聚合物单体混合体系由丙烯酰胺、丙烯酸盐和2‑丙烯酰胺基‑甲基丙磺酸盐组成，激发体系由过硫酸盐和亚硫酸盐组成，过硫酸盐为钠盐、钾盐及铵盐中的一种或多种，亚硫酸盐为钠盐、钾盐及铵盐中的一种或多种，水采用去离子水或蒸馏水。本发明中有机无机复合聚合物可使水基钻井液体系的切力(包括动切力和静切力)增强，即泵送钻井液过程中泵压损耗较低，钻井液静止或低速流动时悬浮能力增强。

技术领域

本发明属于钻井工程技术领域，特别是涉及提高水基钻井液切力的有机无机复合聚合物及其制备方法。

背景技术

钻井过程中采用钻井液作为循环流体可以携带岩屑，同时加入固相加重剂提高钻井液密度平衡地层压力和地层侧压力。在钻进过程中动态携带岩屑或悬浮加重剂的能力差，容易造成井眼清洁能力差从而造成重复钻进破岩，降低钻井速度。在页岩气水平井钻进过程中，不仅要求具有较好的动态携带岩屑或悬浮加重剂的能力，而且要求水基钻井液还具有较好的静态携带岩屑或悬浮加重剂的能力，若其动态和静态悬浮稳定性差，容易造成岩屑或加重剂沉淀封堵井底或聚集在局部造成卡钻，此外页岩气水平井钻进过程中由于水平段较长，要求钻井液的泵送能力要好，因此要求页岩气水平井水基钻井液具有独特的流变性：如表观粘度低、动切力高、静态切力较高等特点。水化钠膨润土可以作为钻井液常用的增粘提切剂，膨润土通过水化分散并通过面面、端面等接触形式在水溶液中形成网架结构特征从而提高液相的粘度，由于结构不强，常常与其它增粘剂混合使用，目前使用的钻井液增粘剂多为改性纤维素、改性瓜胶、黄原胶以及丙烯酰胺类聚合物等，虽然这些增粘剂在某些方面具有自己的优势可以提高钻井液的悬浮性能，但在高温条件并含有大量抑制剂和封堵降滤失剂的页岩气水平井水基钻井液中，这些增粘剂的性能下降，表现出加入到页岩气水平井水基钻井液后，水基钻井液的表观粘度增加幅度较大，而动切力增加幅度较低，静态切力较低等缺点，因此其在水平状态条件下悬浮岩屑性能大幅度下降，使水基钻井液在页岩气长水平段岩屑携带困难，难以保持井眼清洁，井下卡钻风险非常大，同时由于表观粘度大幅度增加，钻井液的泵送性能较差，泵压较高，容易造成井底憋漏等井下事故发生。

研发各种耐盐、增粘效果明显的钻井液增粘剂对钻井液而言具有十分重要的，特别是在常规聚合物分子链上引入含有特殊官能团的单体是研究钻井液增粘剂的主要方法。如公开专利CN106608946A中公开了一种用于钻井液增粘剂共聚缔合物及其制备方法，所述共聚缔合物含有结构单元A、结构单元B、结构单元C和结构单元D，所述结构单元A为N,N-二甲基丙烯酰胺，所述结构单元B为两性离子单体N-甲基二烯丙基丙磺酸盐(MAPS)，所述结构单元C为结构单元B与阳离子聚胺的离子缔合体，所述结构单元D为淀粉，以所述共聚缔合物的总量为基准，所述N,N-二甲基丙烯酰胺的含量为6-45％，所述两性离子单体N-甲基二烯丙基丙磺酸盐的总含量为5-35％，所述阳离子聚胺的含量为2-30％，所述淀粉的含量为5-35％。公开专利CN110643335A中公开了一种钻井液用增粘剂改性植物胶及其制备方法，改性植物胶包括以下重量份组分：瓜尔胶7～11份、水解聚丙烯酰胺0.6～1份、硼砂1.1～1.3份、氢氧化钠水溶液0.8～1.5份、环氧乙烷1.2～1.5份和聚氨酯6～6.5份。公开专利CN104312549B中公开了一种水基钻井液用抗高浓度CaCl₂增粘剂及其制备方法，以聚乙烯醇为主体，与可聚合高分子M与可聚合单体N在引发剂的条件下聚合形成增粘剂，所述的可聚合高分子M为黄原胶、瓜尔胶、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素中的一种或混合物，所述的可聚合单体N为丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺或异丁基丙烯酰胺中的一种或混合物。