一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系制造技术

本发明专利技术公开了一种有机‑无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，属于地质资源勘探与开发技术领域所用的钻井液，所述钻井液体系由以下原料组成：膨润土基浆、增粘剂、降滤失剂、封堵剂、加重剂、无机硅酸盐和有机硅酸盐，各原料的用量为以膨润土基浆的重量计，膨润土基浆的质量分数为1％～4％，所述有机硅酸盐浓度为0.05mol/L～0.5mol/L，无机硅酸盐的质量分数为0.1％～5％。本发明专利技术提出的有机‑无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系提高了钻井液的抑制防塌能力，更好地满足井壁稳定、安全钻进的需求，达到了抑制、封堵和化学固壁的目的。

A High Temperature Resistant Film Forming Drilling Fluid System of Organic-inorganic Composite Silicate

The invention discloses an organic-inorganic composite silicate high temperature resistant film-forming drilling fluid system, which belongs to the drilling fluid used in the field of geological resources exploration and development technology. The drilling fluid system consists of the following raw materials: bentonite base slurry, tackifier, filtrate reducer, plugging agent, weighting agent, inorganic silicate and organic silicate. The amount of each raw material is the weight of bentonite base slurry. The mass fraction of bentonite base slurry is 1%-4%, the organic silicate concentration is 0.05 mol/L-0.5 mol/L, and the inorganic silicate concentration is 0.1%-5%. The organic-inorganic composite silicate film-forming drilling fluid system proposed by the invention improves the anti-collapse ability of the drilling fluid, better meets the requirements of stable and safe borehole wall drilling, and achieves the purposes of restraining, sealing and chemical wall-fixing.

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系
本专利技术涉及地质资源勘探与开发
所用的钻井液，具体涉及一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系。
技术介绍
当前我国已经进入非常规能源勘探开发的新阶段，页岩油气成为了研究的热点。页岩是细粒的沉积岩，可以说是石油和天然气的丰富来源。页岩的储层特性不同于常规天然气储层，页岩层理构造发育，力学特性与均质地层有较大差别，层理面胶结程度较弱，易膨胀易破碎，储层物性较差，孔隙度和渗透率很低。近年来，页岩油气勘探取得了巨大的进展，但在钻井过程中存在许多问题，如在钻井过程中，由于岩石强度降低、地层水化膨胀和地层粘土的分散而导致的井壁失稳和地层损害。近些年来，油气资源的消耗大幅增长，面对如此快的增长形式，油气资源面临着枯竭的危险，地表油气的开采已经不能满足与日俱增的需求量，在深井钻探过程中，温度随着地层深度的增加而增加，随着钻井逐渐向深井方向开采，钻井液停留于地层深处的时间逐渐增长，这对钻井液处理剂的抗温性能提出了更苛刻的要求。温度和停留时间的增加，加剧了一些副反应，甚至产生了一些副反应，比如高温下的降解、交联等副反应的加速，使钻井液的性质和性能发生改变。尤其是钻遇深井中的裂缝地层、破碎地层，对于钻井液的抗高温及防塌性有更高的要求。目前，水基钻井液在页岩气钻井施工中需要解决的核心问题是如何保证页岩地层的井壁稳定。而井壁稳定主要取决于三个方面：合理的钻井液密度；足够的水化抑制性；良好的微裂隙封堵能力。在钻井作业中，使用各种添加剂(其中氯化钾是非常常见的)可以实现高水平的页岩抑制。但相对高的浓度被认为是对环境具有不利影响，限制了它们的使用。此外，阳离子聚合物的高毒性限制了它们的使用。为了缓解这些问题，一系列具有理想抑制功能的低分子量铵盐可以弥补这些缺陷。它们没有毒性和危险性，它们在钻井液中的使用可以显著减少钻屑处理成本，但是季铵盐和多胺仍然存在一些缺点，如一些季胺类(例如四甲基氯化铵)的毒性和由于氨基与四面体硅氧烷表面氢键的减弱，多胺在高温下的抑制作用相对较低，但不具备良好的防塌性能。由于现有钻井液体系存在的抑制作用相对较弱，防塌性能差的缺点，因此亟需提供一种能在高温环境中达到抑制与防塌效果的钻井液体系。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有钻井液体系存在的问题，提供一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，能在高温环境中达到抑制与防塌效果。为实现上述目的，本专利技术提出了一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，其特征在于，所述钻井液体系由以下原料组成：膨润土基浆、增粘剂、降滤失剂、封堵剂、加重剂、无机硅酸盐和有机硅酸盐，各原料的用量为以膨润土基浆的重量计，膨润土基浆的质量分数为1％～4％，增粘剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～2％，降滤失剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～3％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，加重剂用量为膨润土基浆重量的10％～95％，有机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.5％～5％，无机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.1％～5％。所述有机硅酸盐浓度为0.05mol/L～0.5mol/L，无机硅酸盐的质量分数为0.1％～5％。所述有机硅酸盐选自甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷。所述无机硅酸盐选自硅酸盐A、硅酸盐B、硅酸盐C或硅酸盐D，硅酸盐A为模数在1.5～3.5之间的硅酸钠，硅酸盐B为模数在1.5～3.5之间的硅酸钾，硅酸盐C为模数在1.5～5之间的硅酸锂，硅酸盐D为纳米级的硅溶胶。所述增粘剂选自高聚合度高水解度的聚丙烯酰胺、高粘度羧甲基纤维素钠、高粘度聚丙烯酸钠、野生植物胶以及生物聚合物中的一种或两种。所述降滤失剂选自低粘度羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素HEC、聚阴离子纤维素、低粘度聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉、水解聚丙烯腈以及抗高温滤失剂中的一种或两种。所述的抗高温滤失剂选自磺化褐煤树脂SPNH、磺甲基酚醛树脂、磺化沥青、抗高温降滤失剂Driscal-D、SO-1腈硅聚合物、改性褐煤与沥青的复配物中的一种或几种。所述的封堵剂选自微米级的碳酸钙、聚合物凝胶颗粒、硅藻土中的一种或几种组合。所述的加重剂选自重晶石、方铅矿、磁铁矿和石灰石中一种或几种。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：提供一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，该有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系表现出良好的性能，尤其在高温环境中，能达到更好的降滤失效果，表现出更好的封堵性，并且该体系钻井液在高温条件下能够形成一种膜结构，成膜质量好、成膜均匀、强度更高，本专利技术提出的有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系提高了钻井液的抑制防塌能力，更好地满足井壁稳定、安全钻进的需求，达到了抑制、封堵和化学固壁的目的。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术示意性实施例及其说明用于理解本专利技术，并不构成本专利技术的不当限定，在附图中：图1为实施例1中岩屑表面成膜图；图2为实施例2中岩屑表面成膜图；图3为实施例3中岩屑表面成膜图；图4为对比例2中岩屑表面成膜图；图5为对比例3中岩屑表面成膜图；图6为对比例4中岩屑表面成膜图；图7为将有机硅酸盐-无机硅酸盐体系中成膜岩样放置20倍光学电镜下观察，成膜现象图；图8为将有机硅酸盐-无机硅酸盐体系中成膜岩样放置10倍光学电镜下岩屑表面成膜图。具体实施方式本专利技术所提出的有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系主要是含有浓度0.05mol/L～0.5mol/L的有机硅酸盐和质量分数为0.1％～5％的无机硅酸盐。具体的，所述有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系由以下原料组成：膨润土基浆、增粘剂、降滤失剂、封堵剂、加重剂、无机硅酸盐和有机硅酸盐，各原料的用量为以膨润土基浆的重量计，膨润土基浆质量分数为1％～4％，增粘剂为膨润土基浆重量的0.1％～2％，降滤失剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～3％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，加重剂用量为膨润土基浆重量的10％～95％，有机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.5％～5％,无机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.1％～5％。其中，有机硅酸盐选自甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷等有机硅烷；无机硅酸盐选自硅酸盐A、硅酸盐B、硅酸盐C或硅酸盐D，硅酸盐A为模数在1.5～3.5之间的硅酸钠，硅酸盐B为模数在1.5～3.5之间的硅酸钾，硅酸盐C为模数在1.5～5之间的硅酸锂，硅酸盐D为纳米级的硅溶胶；有机硅酸盐本身具有良好的抑制性，有机硅酸盐和无机硅酸盐二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机‑无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，其特征在于，所述钻井液体系由以下原料组成：膨润土基浆、增粘剂、降滤失剂、封堵剂、加重剂、无机硅酸盐和有机硅酸盐，各原料的用量为以膨润土基浆的重量计，膨润土基浆的质量分数为1％～4％，增粘剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～2％，降滤失剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～3％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，加重剂用量为膨润土基浆重量的10％～95％，有机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.5％～5％，无机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.1％～5％。

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，其特征在于，所述钻井液体系由以下原料组成：膨润土基浆、增粘剂、降滤失剂、封堵剂、加重剂、无机硅酸盐和有机硅酸盐，各原料的用量为以膨润土基浆的重量计，膨润土基浆的质量分数为1％～4％，增粘剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～2％，降滤失剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～3％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，加重剂用量为膨润土基浆重量的10％～95％，有机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.5％～5％，无机硅酸盐用量为膨润土基浆重量的0.1％～5％。2.根据权利要求1所述的有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，其特征在于，所述有机硅酸盐浓度为0.05mol/L～0.5mol/L，无机硅酸盐的质量分数为0.1％～5％。3.根据权利要求1或2所述的有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体系，其特征在于：所述有机硅酸盐选自甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷。4.根据权利要求1或2所述的有机-无机复合硅酸盐耐高温成膜钻井液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明义，李颖，韩炜超，谭现锋，博坤，曹品鲁，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22