水基钻井液用包被剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水基钻井液用包被剂及其制备方法，涉及钻井技术领域。所述包被剂在具有较高分子量的情况下，具有较好的抗温能力、抗盐能力和抗剪切能力低。在钻井时可直接施加到钻井液中，分散性良好，现场使用方便。普适性强，适用于传统膨润土钻井液与无固相钻井液体系。所述包被剂由以下组分构成：甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、氢氧化钾、氯化钾、过硫酸钾、司盘‑80、OP‑10、水、白油。所述包被剂用于添加到水基钻井液中，改善和稳定钻井液性能。

Coating agent for water-based drilling fluid and its preparation method

The invention provides a coating agent for water-based drilling fluid and a preparation method thereof, which relates to the technical field of drilling. The coating agent has good temperature resistance, salt resistance and shear resistance under the condition of high molecular weight. When drilling, it can be directly applied to drilling fluid, with good dispersion and convenient field use. It has strong universality and is suitable for traditional bentonite drilling fluid and solid-free drilling fluid system. The coating agent is composed of the following components: methacrylic acid, acrylamide, vinyl pyrrolidone, methacryloxyethyl trimethyl ammonium chloride, potassium hydroxide, potassium chloride, potassium persulfate, spar \u2011 80, Op \u2011 10, water and white oil. The coating agent is used for adding to the water-based drilling fluid to improve and stabilize the performance of the drilling fluid.

【技术实现步骤摘要】
水基钻井液用包被剂及其制备方法
本专利技术涉及钻井液
，尤其涉及一种水基钻井液用包被剂及其制备方法。
技术介绍
钻井液是钻井的“血液”，在钻井作业中起着非常重要的作用。地下钻井作业的严酷环境促进了对钻井液的研究和开发，要求能够在钻井过程中完成以下多项关键任务：悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却。钻井液处理剂(添加剂)是指用于改善和稳定钻井液性能或为满足钻井液某种性能需求而加入的化学添加剂。基于作用可包括：包被剂、降滤失剂、抑制剂、提切剂、堵漏剂、消泡剂、润滑剂等等。其中，包被剂是一种比较重要的添加剂，能有效地包被钻屑，防止钻屑，防止井壁垮塌，有利于井壁稳定，提高钻井速度，同时还有兼有降失水、改善流型及增加润滑性等功能。目前，常用的钻井液用包被剂，其主要成分为聚丙烯酰胺类的聚合物。如中国专利申请CN201510309011公开了一种速溶型阳离子聚丙烯酰胺类包被剂。中国专利申请CN201510848970公开了一种水基钻井液用包被剂。上述包被剂产品均为固体型(颗粒或粉末)，由于在现场应用时需缓慢加入且长时间搅拌才能充分分散，客观上降低了钻井液的工作效率。基于此类问题，包被剂产品在后续研发中提出了乳液形式的包被剂。如中国专利申请CN201410383100公开了一种钻井液用微乳液聚合强包被剂，由丙烯酸钾、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸经过自由基共聚而成。以乳液形式聚合而成，可直接加入钻井液中，且无漂浮结块的现象。
技术实现思路
本专利技术提供一种水基钻井液用包被剂及其制备方法，为乳液型包被剂产品，在钻井时可直接施加到钻井液中，分散性良好，现场使用方便。抗盐可以达饱和，抗温可达150℃以上。普适性强，适用于传统膨润土钻井液与无固相钻井液体系。且制备容易，反应条件温和。本专利技术提供一种水基钻井液用包被剂，以甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为核心原料聚合得到，丙烯酰胺体系中引入乙烯基吡咯烷酮，通过对单体自由基聚合与环结构单体共混制备得到反相乳液状聚合物。通过自组装可以形成大量的微结构，从而提升钻井液的粘度。在熵驱动下，外界小分子电解质与环结构单体相容，保证了其优良的抗盐能力，抗盐可以达饱和。流变参数可达到理想范围。本专利技术提供一种水基钻井液用包被剂，包括如下重量份的组分：甲基丙烯酸5-15份；丙烯酰胺2-8份；乙烯基吡咯烷酮8-15份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1-6份；氢氧化钾4-8份；氯化钾4-8份；过硫酸钾0.01-0.1份；司盘-801-6份；烷基酚聚氧乙烯醚0.1-0.3份；水25-40份；白油15-30份。进一步地，包括如下重量份的组分：甲基丙烯酸10-11份；丙烯酰胺4-6份；乙烯基吡咯烷酮11-13份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2-4份；氢氧化钾6-6.5份；氯化钾5份；过硫酸钾0.03-0.05份；司盘-803～4份；烷基酚聚氧乙烯醚0.18～0.2份；水30-32份；白油20-23份。进一步地，本专利技术还提供一种上述任一水基钻井液用包被剂的制备方法，具体包括以下步骤：常温条件下，向反应釜中依次加入水、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、氢氧化钾、氯化钾、烷基酚聚氧乙烯醚，混合，制备水相；依次加入白油、司盘-80，混合，制备油相；将所得水相和油相混合，得乳状基液；将所得乳状基液置于反应釜中，充氮后加入过硫酸钾作为引发剂进行反应，反应结束后冷却，即可得到所述钻井液用包被剂。进一步地，冷却后所得钻井液用包被剂为油包水乳液状。本专利技术具有如下优势：1、本专利技术所述包被剂具有良好的抗盐性能，能够应对高矿化度地层。2、本专利技术所述包被剂具备优异的抗温能力，在高盐、高温环境下能稳定地发挥作用；单剂抗温可达120℃，加入钻井液中液可抗温150℃以上。3、本专利技术所述包被剂具有良好的增粘效果，可提高体系的粘度，增加悬浮岩屑的能力。4、本专利技术所述包被剂具有良好的包被抑制性，可有效抑制岩屑水化膨胀，提高体系的抑制性。5、本专利技术所述包被剂具有良好的配伍性，适用于淡浆和盐水浆，应用更加广泛；适用于传统膨润土钻井液与无固相钻井液体系。6、本专利技术所述包被剂，其产品性状为油包水乳液状，分散性良好，现场使用方便，且制备容易，反应条件温和。与现有技术相比，现有技术存在钻井液高动塑比与高塑性粘度的矛盾、流变参数较难达到理想范围等问题。本专利技术提供一种新的水基钻井液体系和技术，大幅度改善钻井液性能。与现有技术相比，乳液型包被剂产品，一般分子量均较高，较高的分子量有助于吸附在钻屑颗粒和井壁粘土矿物表面，形成包被，阻止和减弱自由水分子与钻屑和井壁周围的粘土矿物相接触，起到包被抑制作用。然而过高的分子量，易于导致在使用过程抗温能力、抗盐能力和抗剪切能力低等较差。本专利技术提供的乳液型水基钻井液包被剂，具有较高的分子量，且具有较好的抗温能力、抗盐能力和抗剪切能力，解决了分子量与抗温能力、抗盐能力和抗剪切能力之间的矛盾。与现有技术相比，包被剂通常需要“多次少量”的在钻井过程分批加入到钻井液中，而本专利技术提供的乳液形式的包被剂可单次在钻井前直接将所需量的包被剂一次性加入到钻井液中，操作更为便捷，不影响使用效果。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种乳液型包被剂，包括如下重量份的组分：甲基丙烯酸5-15份；丙烯酰胺2-8份；乙烯基吡咯烷酮8-15份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1-6份；氢氧化钾4-8份；氯化钾4-8份；过硫酸钾0.01-0.1份；司盘-801-6份；烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)0.1-0.3份；水25-40份；白油15-30份。本专利技术又一实施例中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的重量份≤丙烯酰胺的重量份＜甲基丙烯酸的重量份≤乙烯基吡咯烷酮的重量份。具体地，本专利技术又一实施例中，包被剂包括如下重量份的组分：甲基丙烯酸10-11份；丙烯酰胺4-6份；乙烯基吡咯烷酮11-13份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2-4份；氢氧化钾6-6.5份；氯化钾5份；过硫酸钾0.03-0.05份；司盘-803～4份；烷基酚聚氧乙烯醚0.18～0.2份；水30-32份；白油20-23份。本专利技术实施例提供的一种水基钻井液用包被剂，以甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为核心原料聚合得到，丙烯酰胺体系中引入乙烯基吡咯烷酮，构成一种自组装原理制备的聚合物，通过对单体自由基聚合与环结构单体共混制备得到反相乳液状聚合物。通过自组装可以形成大量的微结构，从而提升钻井液的粘度，流变参数可达到理想范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水基钻井液用包被剂，其特征在于，所述包被剂包括如下重量份的组分：/n甲基丙烯酸5-15份；丙烯酰胺2-8份；乙烯基吡咯烷酮8-15份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1-6份；氢氧化钾4-8份；氯化钾4-8份；过硫酸钾0.01-0.1份；司盘-80 1-6份；烷基酚聚氧乙烯醚0.1-0.3份；水25-40份；白油15-30份。/n

【技术特征摘要】
20181225 CN 20181159004681.一种水基钻井液用包被剂，其特征在于，所述包被剂包括如下重量份的组分：
甲基丙烯酸5-15份；丙烯酰胺2-8份；乙烯基吡咯烷酮8-15份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1-6份；氢氧化钾4-8份；氯化钾4-8份；过硫酸钾0.01-0.1份；司盘-801-6份；烷基酚聚氧乙烯醚0.1-0.3份；水25-40份；白油15-30份。


2.根据权利要求1所述的水基钻井液用包被剂，其特征在于，所述包被剂包括如下重量份的组分：
甲基丙烯酸10-11份；丙烯酰胺4-6份；乙烯基吡咯烷酮11-13份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2-4份；氢氧化钾6-6.5份；氯化钾5份；过硫酸钾0.03-0.05份；司盘-803-4份；烷基酚聚氧乙烯醚0.18-0.2份；水30-32份；白油20-23份。


3.根据权利要求1所述的水基钻井液用包被剂，其特征在于，所述包被剂为乳液型包被剂。


4.根据权利要求1所述的水基钻井液用包被剂，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利，杨静，孟先虎，陈建民，李春祥，李竞，刘翔，裴成，杨新光，周双君，
申请(专利权)人：北京石大博诚科技有限公司，中国石油集团西部钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11