一种硅胺基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅胺基钻井液及其制备方法，属于资源勘探及石油开采技术领域。该钻井液包括以下质量百分数的组分：钠基膨润土3％～5％，增粘剂0.2％～0.3％，包被剂0.3％～0.5％，降滤失剂0.5％～2％，封堵剂3％～5％，胺基硅醇抑制剂0.5％～1％，NaOH0.1％～0.5％；所述胺基硅醇抑制剂的结构通式如下：式8中：R1为氢、羟基、苯羟基、1～5个碳的烷基或者1～5个碳的烷氧基；m取0～2中任一整数；R2为n取0～3中任一整数。该钻井液对泥页岩具有较强的抑制性能，能有效抑制粘土造浆，同时具有优异的流变性，且滤失量小，有利于对储层形成保护，可满足钻井作业要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅胺基钻井液，同时还涉及该钻井液的制备方法，属于资源勘探及石油开采

技术介绍
泥页岩地层占所钻总地层的70％，而90％以上的井塌发生在泥页岩地层，其中硬脆性泥页岩地层约占三分之二，软泥页岩地层约占三分之一。软泥页岩为高含蒙脱石的泥页岩，硬脆性泥页岩是以伊利石、伊蒙混层为主，二者的组成不同，则微观结构及其失稳机理也不相同。若上部地层中蒙脱石含量高，则地层造浆易破坏钻井液性能，且蒙脱石水化膨胀易造成地层坍塌，压力增大将导致井壁垮塌。若下部地层中伊利石、伊蒙混层含量高，则微裂缝发育易引起硬脆性剥落掉块。国内油田从70年代开始，先后使用细分散钻井液体系、粗分散钻井液体系(钙处理体系)。80年代初期研究使用聚合物钻井液体系，最初使用单一的PAM，但失水大、泥饼虚，后来使用“双聚”钻井液即聚丙烯酰胺-聚丙烯腈，泥页岩抑制性能得到提升，但泥浆排量仍较大。80年代中期实验并推广应用阴离子聚合物PAC系列钻井液，抑制性能进一步提升，且钻井液性能稳定，受地层造浆影响较小，地层造浆外排泥浆量逐渐减少。90年代初期，又推广应用了抑制性更强的两性离子聚合物钻井液，加上固控设备更新换代，固相控制能力大大加强，地层造浆进一步得到控制。近年来，聚胺在全国各油田现场试验，在泌页2HF、张店等油田均取得良好效果。单从抑制性上看，目前聚胺的抑制性最强，但性价比略有不足，一是部分聚胺产品起泡严重，影响泥浆泵上水，二是其絮凝强度高，滤失量大，需增加降滤失剂用量，三是价格高，推广应用受到限制。公告号CN102391842B的专利技术专利公开了一种聚胺钻井液，主要包含以下质量百分含量的组分：页岩抑制剂0.1％～5％、降滤失剂0.1％～5％、包被剂0.1％～5％、润滑剂0.1％～5％、增粘剂0～5％、封堵剂0～5％、配浆土1％～10％。其中页岩抑制剂为聚胺类物质，数均分子量为100～1000，通式如下：式1中，R1、R2分别为包含支链或直链的脂肪族C2～C4基团，m+n取2～23中任意整数；式2中，R为氢、或者包含支链或直链的脂肪族C1～C10基团，R1、R2、R3分别为氢、包含支链或直链的脂肪族C1～C10基团、或者包含1～15个环氧乙烷或环氧丙烷链节的羟烷基基团。该钻井液的流变性和抗高温性能良好，能有效抑制膨润土水化膨胀和水化分散，适用于高水敏、高粘土含量油气藏。然而现场应用中该钻井液的絮凝能力过强，流变性不易调控，且抗污染能力较弱，泥页岩抑制性能还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具优异流变性和泥页岩抑制性能的硅胺基钻井液。同时，本专利技术还提供一种硅胺基钻井液的制备方法，其制备工艺简单、操作简便。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：硅胺基钻井液，包括以下质量百分数的组分：钠基膨润土2％～5％，增粘剂0.1％～0.3％，包被剂0.1％～0.5％，降滤失剂0.5％～2％，封堵剂1％～5％，胺基硅醇抑制剂0.5％～1.5％。硅胺基钻井液还包括pH调节剂、加重剂等，pH调节剂如NaOH的用量为0.1％～0.5％，加重剂如BaSO4的用量以最终调节泥浆的密度衡定，用量在20％～50％之间，介质为水。所述胺基硅醇抑制剂(HAS)是硅烷类物质，结构通式如下：式8中：R1为氢、羟基、苯羟基、1～5个碳的烷基(如甲基、乙基)或者1～5个碳的烷氧基(如甲氧基、乙氧基)；m取0～2中任一整数；R2为n取0～3中任一整数；n优选为2。所述胺基硅醇抑制剂的制备步骤如下：1)取式3化合物、式4化合物和催化剂A，在温度80～90℃下回流反应6～8h，得到式5化合物；反应方程式如下：2)取式5化合物和甲醇，惰性气氛中，在温度60～90℃下反应2～3h，得到式6化合物；反应方程式如下：3)取式6化合物、多乙烯多胺和催化剂B，惰性气氛中，在温度200～220℃、压力6.0～7.0MPa下反应10～14h，再回流反应3～7h，冷却，得到式7化合物；反应方程式如下：4)取式7化合物和水，在温度75～85℃下反应2～4h，冷却、过滤，得到式8化合物，即胺基硅醇抑制剂；反应方程式如下：上述式3～式7中：R1为氢、羟基、苯羟基、1～5个碳的烷基(如甲基、乙基)或者1～5个碳的烷氧基(如甲氧基、乙氧基)；m取0～2中任一整数；R2为n取0～3中任一整数；n优选为2。步骤1)中式3化合物、式4化合物的摩尔比为1.0～1.5:0.8～2.0。步骤1)中催化剂A为氯铂酸或碳载铂，用量为催化量的，如式3化合物取3～5mol，催化剂A取0.05～0.1μmol即可。步骤2)中式5化合物与甲醇的摩尔比为1.1～2.5:1.5～2.5。步骤2)中惰性气氛可采用氮气、氦气气氛等。步骤3)中式6化合物、多乙烯多胺的摩尔比为1.0～2.5:1.2～2.8。步骤3)中催化剂B为Pt-N(C2H5)络合物催化剂或C8H18OPtSi2，用量为催化量的，如式6化合物取1～3.5mol，催化剂B取2～6μmol即可。步骤3)中惰性气氛可采用氮气、氦气气氛等。步骤4)中式7化合物与水的质量比为1:2。所述增粘剂可采用本领域常规增粘剂如80A51、聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠等；优选羧甲基纤维素钠。所述包被剂可采用本领域常规包被剂如两性离子聚合物包被剂FA367、聚合物包被剂PAC141、水解聚丙烯酰胺钾盐(KPAM，如购自河南金马石油科技有限公司)、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物(如PMHA-2，购自河南金马石油科技有限公司)等中的一种或多种。所述降滤失剂可选自磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、双聚铵盐(如SHN-1，购自河南金马石油科技有限公司)、有机硅腐植酸钾(如OSAM-K，购自河南金马石油科技有限公司)等中的一种或多种。所述封堵剂可选自乳化沥青(如SFT，购自河南金马石油科技有限公司)、阳离子沥青粉(如WFT-1，购自河南金马石油科技有限公司)、乳化石蜡(如NL-Ⅲ，购自河南金马石油科技有限公司)等中的一种或多种。硅胺基钻井液的制备方法，包括以下步骤：按照质量百分数准确取各组分，混匀，即得。优选的，硅胺基钻井液的制备步骤如下：按照质量百分数准确取各组分，先将钠基膨润土加入水中，混匀后于22～28℃下密闭养护20～28h，加入pH调节剂，混匀后加入包被剂和增粘剂，混匀，再加入降滤失剂和封堵剂，混匀后加入胺基硅醇抑制剂，混匀，最后加入加重剂至所需泥浆密度，混匀，即得。本专利技术的有益效果：本专利技术采用胺基硅醇作为泥页岩抑制剂，其对粘土水化分散行为具有较强的抑制能力，由此复配得到的钻井液能有效抑制粘土造浆，同时还具有优异的流变性，且滤失量较小，有利于对储层形成保护，可满足钻井作业要求。在该钻井液体系中，增粘剂主要用于提高体系粘度，调节体系的流变性以满足工程施工需求，包被剂主要通过桥联宝贝作用抑制粘土颗粒分散，二者配合能协同增强胺基硅醇的抑制性能，有效提高体系抑制地本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅胺基钻井液，其特征在于：包括以下质量百分数的组分：钠基膨润土3％～5％，增粘剂0.2％～0.3％，包被剂0.3％～0.5％，降滤失剂0.5％～2％，封堵剂3％～5％，胺基硅醇抑制剂0.5％～1％，NaOH 0.1％～0.5％；所述胺基硅醇抑制剂的结构通式如下：式8中：R1为氢、羟基、苯羟基、1～5个碳的烷基或者1～5个碳的烷氧基；m取0～2中任一整数；R2为n取0～3中任一整数。

【技术特征摘要】
1.硅胺基钻井液，其特征在于：包括以下质量百分数的组分：钠基膨润土3％～5％，
增粘剂0.2％～0.3％，包被剂0.3％～0.5％，降滤失剂0.5％～2％，封堵剂3％～5％，胺基硅醇
抑制剂0.5％～1％，NaOH0.1％～0.5％；
所述胺基硅醇抑制剂的结构通式如下：
式8中：R1为氢、羟基、苯羟基、1～5个碳的烷基或者1～5个碳的烷氧基；m取0～2
中任一整数；R2为n取0～3中任一整数。
2.根据权利要求1所述的硅胺基钻井液，其特征在于：所述胺基硅醇抑制剂的制备
步骤如下：
1)取式3化合物、式4化合物和催化剂A，在温度80～90℃下回流反应6～8h，得到
式5化合物；
2)取式5化合物和甲醇，惰性气氛中，在温度60～90℃下反应2～3h，得到式6化合
物；
3)取式6化合物、多乙烯多胺和催化剂B，惰性气氛中，在温度200～220℃、压力
6.0～7.0MPa下反应10～14h，再回流反应3～7h，冷却，得到式7化合物；
4)取式7化合物和水，在温度75～85℃下反应2～4h，冷却、过滤，得到式8化合物，
即胺基硅醇抑制剂；
式3～式7化合物如下所示：
上述式3～式7中：R1为氢、羟基、苯羟基、1～5个碳的烷基或者1～5个碳的烷氧基；
m取0～2中任一整数；R2为n取0～3中任一整数。
3.根据权利要求2所述的硅胺基钻井液，其特征在于：步骤1)中式3化合物、式4
化合物的摩尔比为1.0～1.5:0.8～2.0；催化剂A为氯铂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂强，向兴金，刘霞，何振奎，李剑，肖俊峰，吕方，王荐，华松，郑永超，郑文武，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化河南石油工程有限公司钻井工程公司，湖北汉科新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11