本发明专利技术涉及石油天然气钻井技术领域，公开了一种抗高温抗钙保护油气储层水基钻井液降滤失剂及钻井液及其应用。该抗高温抗钙保护油气储层水基钻井液降滤失剂含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(0.1‑0.2)：1：(0.05‑0.1)，该降滤失剂的数均分子量为1万至10万。本发明专利技术所述的水基钻井液含有所述降滤失剂，该水基钻井液在用于高温高钙的深部盐膏地层钻探过程中，能够表现出较好的抑制、流变、降滤失及保护储层性能。
【技术实现步骤摘要】
一种抗高温抗钙保护油气储层水基钻井液降滤失剂及钻井液及其应用
本专利技术涉及石油天然气钻井
，具体地，涉及一种抗高温抗钙保护油气储层水基钻井液降滤失剂及钻井液及其应用。
技术介绍
根据第二次全国油气资源评价结果，我国石油资源总量为940亿吨，常规天然气资源量为38万亿m3，剩余油气资源主要分布在深层。我国深部储层普遍深度超过5000m，目前最深近9000m，井底温度180-260℃，且大多地区存在大段盐膏层。目前，大庆、南海、吉林、新疆、塔里木、大港等油田都在实施超深井钻井。抗超高温高钙(CaCl2≥1％)钻井液是深部盐膏地层钻探成功的关键，但现有钻井液难以满足大段盐膏层条件下抗超高温及保护储层要求，钻井工程中面临一系列因钻井液高温失效导致的井壁坍塌、卡钻、井喷及污染储层等重大技术难题。深层钻探时，钻井液高温失效导致携岩与悬浮加重材料困难，难以有效支撑井壁，易引发井塌、卡钻、井喷等重大安全事故，甚至导致井眼报废。目前使用水基钻井液钻含盐膏层超高温井，主要采用加大化学处理剂用量来维持钻井液性能，不但成本高、处理剂消耗量大、处理频繁，而且钻井复杂事故多、储层污染大、钻速慢、钻井周期长、生产安全和公众安全风险大，严重影响钻井质量、速度和效益，甚致影响地质目的实现。因此，对抗高温抗钙保护油气储层的水基钻井液降滤失剂及其钻井液研究具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的水基钻井液降滤失剂不适用于高温高钙的深部盐膏地层钻井工艺的缺陷，提供一种抗高温抗钙保护油气储层水基钻井液降滤失剂及钻井液及其应用。本专利技术提供了一种共聚物降滤失剂，该共聚物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(0.1-0.2)：1：(0.05-0.1)，该共聚物的数均分子量为1万至10万；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R8选自C1-C4的亚烷基。本专利技术还提供了一种共聚物的制备方法，该方法包括：在十二烷基硫酸钠和2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸的存在下，将式(4)所示的单体M1、式(5)所示的单体M2、式(6)所示的单体M3在作为溶剂的水中进行聚合反应，其中，所述单体M1、所述单体M2和所述单体M3的用量的质量比为(0.1-0.2)：1：(0.05-0.1)，所述聚合反应的操作条件使得制备的共聚物的数均分子量为1万至10万；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，优选为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基；R8选自C1-C4的亚烷基，优选为亚甲基或亚乙基。本专利技术还提供了由上述方法制备的共聚物。本专利技术还提供了上述共聚物作为水基钻井液降滤失剂的应用。本专利技术还提供了一种水基钻井液，该水基钻井液含有本专利技术所述的共聚物作为水基钻井液降滤失剂。本专利技术还提供了本专利技术所述的水基钻井液在高温高钙油气储层钻井及储层保护中的应用。按照本专利技术所述的水基钻井液，由于其中包含本专利技术所述的共聚物作为降滤失剂，使得该水基钻井液在用于高温高钙的深部盐膏地层钻探过程中，能够表现出较好的抑制、流变、降滤失及保护储层性能。其原因可能是：上述共聚物主链为C-C键，侧链含有C-S及C-N等抗氧化能力强的结构。选用具有C＝C不饱和双键的单体进行共聚得到主链为C-C链的聚合物，由于C-C单键的平均键能大(347.3kJ·mol-1)，不易发生高温降解；引入磺酸基(-SO3H)，可增厚粘土颗粒表面的水化膜，有效地保持高温下吸附位置，提高钻井液的热稳定性，且不与Ca2+反应生成沉淀，能起到抗盐抗钙的作用，磺酸基还可以通过增加粘土颗粒表面的负电荷密度，使得ζ电位升高，增大粘土颗粒间的静电斥力，提高高温下钻井液的静电稳定性；引入苯环等基团，可以在一定程度抑制分子链的水解，提高处理剂的热稳定性和抗盐性。所述共聚物中含有大量疏水基团，在高温高钙条件下缔合成动态物理网架结构，使得大分子基团存在较多的物理动态交联点，保护了体系中存在的细微粒，并限制了交联网络结构中自由水的流动，从而提高水基钻井液抗高温抗钙性能，降低钻井液体系的滤失量。动态物理网架结构还可以通过亲水性磺酸盐基团、酰胺集团吸附在泥饼表面，使泥饼致密，进一步降低钻井液滤失量。所述共聚物中亲水性磺酸盐基团还可以吸附在储层岩石表面，同时其疏水基团则远离岩石表面伸向外侧，这样就赋予岩石表面一层疏水膜，抑制钻井液中自由水向其中的渗入，保护储层不受钻井液损害。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种适于降滤失的共聚物，该共聚物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R8选自C1-C4的亚烷基。在优选情况下，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基；R8选自亚甲基或亚乙基。更优选地，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、甲基或乙基；R6、R7、R9、R10和R11为甲基；R8为亚甲基。在本专利技术所述的共聚物中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(0.1-0.2)：1：(0.05-0.1)，优选为(0.1-0.15)：1：(0.05-0.075)，更优选为(0.12-0.15)：1：(0.055-0.07)。在本专利技术所述的共聚物中，所述共聚物的数均分子量为1万至10万，优选为3万至5万。在本专利技术中，“数均分子量”采用GPC凝胶色谱(实验仪器为美国waters公司的凝胶色谱仪，型号为E2695)进行测量。本专利技术还提供了一种共聚物的制备方法，该方法包括：在十二烷基硫酸钠和2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸的存在下，将式(4)所示的单体M1、式(5)所示的单体M2、式(6)所示的单体M3在作为溶剂的水中进行聚合反应，其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，优选为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基；R8选自C1-C4的亚烷基，优选为亚甲基或亚乙基。进一步优选地，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、甲基或乙基；R6、R7、R9、R10和R11为甲基；R8为亚甲基。在本专利技术所述的方法中，所述单体M1、所述单体M2和所述单体M3的用量的质量比为(0.1-0.2)：1：(0.05-0.1)，优选为(0.1-0.15)：1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种共聚物，其特征在于，该共聚物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(0.1‑0.2)：1：(0.05‑0.1)，该共聚物的数均分子量为1万至10万；
【技术特征摘要】
1.一种共聚物，其特征在于，该共聚物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(0.1-0.2)：1：(0.05-0.1)，该共聚物的数均分子量为1万至10万；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R8选自C1-C4的亚烷基。2.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10和R11各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基；R8选自亚甲基或亚乙基。3.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的质量比为(0.1-0.15)：1：(0.05-0.075)。4.一种共聚物的制备方法，该方法包括：在十二烷基硫酸钠和2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸的存在下，将式(4)所示的单体M1、式(5)所示的单体M2、式(6)所示的单体M3在作为溶剂的水中进行聚合反应，其中，所述单体M1、所述单体M2和所述单体M3的用量的质量比为(0.1-0.2)：1：(0.05-0.1)，所述聚合反应的操作条件使得制备的共聚物的数均分子量为1万至10万；其中，R1、R2、...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇平，刘敬平，王瑛，李龙，张炎，刘裕双，房平亮，郝围围，张玮，郭蕾，李璐璐，陶红梅，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：北京,11
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