本发明专利技术提供了一种抗高温快钻剂及其制备方法与在水基钻井液中的应用。该快钻剂包括如下质量份原料：组分A 4～5份、组分B 2～3份、白油2～3份，表面活性剂0.5～1份；其中组分A包括以下质量份原料：磺酸类单体3～5份、羧基单体3～5份、酯类单体1～2份、有机季铵盐单体0.5～1份、水50～70份、异丙醇3～5份、亲水性乳化剂6～10份、亲油性乳化剂6～10份、引发剂0.1～0.3份；组分B包括以下质量份原料：含氟化合物1份、硅烷类材料2～3份、三乙胺0.5～1份、催化剂0.005～0.02份。本发明专利技术的快钻剂能显著提高钻井液润滑性能，抑制岩石水化膨胀和聚结，显著提高钻速，并且具有优异的抗温性能。并且具有优异的抗温性能。
【技术实现步骤摘要】
一种抗高温快钻剂及其制备方法与在水基钻井液中的应用
[0001]本专利技术涉及一种抗高温快钻剂及其制备方法与在水基钻井液中的应用，属于石油钻井液
技术介绍
[0002]在石油勘探开发的钻井过程中，大尺寸井眼和深部地层高密度钻井液井段钻速慢的问题是国内深井钻井亟待解决的技术难题。提高钻井速率，提高钻头进尺，减少起下钻时间，可显著提高钻井工作的经济效益。怎样提高钻井速度问题是我国提高深井超深井钻井成功率、缩短深井建井周期、提高经济效益的重大技术障碍。钻井提速问题一直以来也是国内外研究的重点，但都未有十分有效的成熟技术。
[0003]影响钻井速度的因素多且复杂，钻井速率是一个受很多系统变量和环境变量影响的复杂函数，环境变量操作受限，但可以通过控制系统变量达到提高机械钻速的目的，系统变量包括：钻头类型、合理的钻具组合、钻头的机械学和水力因素以及钻井液的性能，所以目前提高钻井速度的途径一般有3种：一是开发新型快速钻井液技术；二是设计高效钻头，优化钻具结构；三是应用钻井最优化技术。目前对于高效破岩钻头的研究已出现了PDC钻头，狮虎兽钻头等，但钻头的研究及造价昂贵且进一步提升难度较大，而通过优化钻井液性能提高机械钻速仍有较大的研究空间。国内在钻井液提高钻井速度方面开展过的研究包括，合成基钻井液、仿油基钻井液、强抑制和聚合醇钻井液等钻井液体系，均起到了良好的效果。但这些钻井液因价格昂贵和环境污染问题而使其应用受限，所以提高水基钻井液的钻井速度仍十分重要。实践证明，钻井液的密度、固相含量、滤失量、流变性、润滑性、粘附性等对机械钻速的影响十分明显。改变钻井液的性能，如降低黏度和摩阻等能使水基钻井液的钻井速率勉强达到油基钻井液的水平。
[0004]水基钻井液要想提高钻速不仅要提高钻井液的润滑性，还要减少钻井过程中固相颗粒对钻具的吸附，抑制岩石的水化膨胀和分散运移，保证钻头和井底的清洁，同时深井超深井钻井液还要求具备良好的抗温能力。中国专利文献CN107474805A提供一种适用于钻井液的提速剂，该提速剂含有：磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚，该提速剂能够润滑钻头和钻具，并阻止钻屑相互聚集，减少摩擦，提高机械钻速，该提速剂中磺化的聚甘油长链脂肪酸酯主要起到润滑的作用，但其润滑性较低，并且其抗温性能较差，在碱性环境下更易分解失去作用。中国专利文献CN102260487A提供一种钻井液快钻剂，是包含动物油、丙基三甲基氯化铵、油酸、乙二醇、氯化石蜡、机械油、三乙醇胺与氯化硬脂酸的粘稠液体。但是该快钻剂且呈粘稠液体至膏状，在水基钻井液中的分散性能较差，无法良好的发挥作用，且包含动物油更容易高温环境下变质失效；其次，对页岩的水化抑制效果不足，在岩石和钻具表面的吸附性较差，导致润滑性和抑制性不足。
[0005]目前，水基钻井液在深井超深井钻井过程中存在机械钻速较慢、提速困难的问题，因此，研发一种对钻井液的流变性能影响较小，可显著提高钻井液的润滑性，抑制黏土的水
化膨胀和聚结，可有效提高钻速的抗高温快钻剂，具有良好的应用前景。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，尤其是针对现有水基钻井液在深井超深井钻井过程中机械钻速较慢提速困难的问题，本专利技术提供了一种抗高温快钻剂及其制备方法与在水基钻井液中的应用。本专利技术的快钻剂能够显著提高钻井液润滑性能，抑制岩石水化膨胀和聚结，显著提高钻速，并且具有优异的抗温性能。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种抗高温快钻剂，包括如下质量份的原料：组分A 4～5份、组分B 2～3份、白油2～3份，表面活性剂0.5～1份；
[0009]所述组分A包括以下质量份的原料：磺酸类单体3～5份、羧基单体3～5份、酯类单体1～2份、有机季铵盐单体0.5～1份、去离子水50～70份、异丙醇3～5份、亲水性乳化剂6～10份、亲油性乳化剂6～10份、引发剂0.1～0.3份；
[0010]所述组分B包括以下质量份的原料：含氟化合物1份、硅烷类材料2～3份、三乙胺0.5～1份、催化剂0.005～0.02份。
[0011]根据本专利技术，所述白油为普通市售白油；优选的，所述白油为3#白油、5#白油、7#白油或10#白油，进一步优选为3#白油。
[0012]根据本专利技术优选的，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的组合，其中阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量比为1:1；
[0013]进一步优选的，所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的组合物，优选为十二烷基三甲基氯化铵；所述非离子表面活性剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP
‑
10)、月桂酰二乙醇胺(LDEA)、聚氧乙烯十八烷基胺(CAS号为26635
‑
92
‑
7)、椰油胺聚氧乙烯醚中的一种或两种以上的组合，优选为十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP
‑
10)。
[0014]根据本专利技术优选的，所述磺酸类单体为对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠或2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸，优选为对苯乙烯磺酸钠。
[0015]根据本专利技术优选的，所述羧基单体为丙烯酸或马来酸酐。
[0016]根据本专利技术优选的，所述酯类单体为丙烯酸二甲氨基乙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或两种以上的组合。
[0017]根据本专利技术优选的，所述有机季铵盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、3
‑
甲基丙烯酰氧氨基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)中的一种或两种以上的组合。
[0018]根据本专利技术优选的，所述亲水性乳化剂为Tween80、Tween60或Tween20；所述亲油性乳化剂为Span80或Span60。
[0019]根据本专利技术优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰或叔丁基过氧化氢。
[0020]根据本专利技术优选的，所述组分A按照下述方法制备得到：
[0021](1)向去离子水中加入磺酸类单体、羧基单体、有机季铵盐单体，调节体系pH为6～
9后，加入亲水性乳化剂，搅拌使其溶解，得到水相；
[0022](2)将酯类单体和异丙醇混合，加入亲油性乳化剂，混合均匀，得到有机相；
[0023](3)将步骤(1)的水相和步骤(2)的有机相混合，经剪切后，得到混合液，之后在氮气环境中，加入引发剂，进行反应；反应完成后，即得到组分A。
[0024]优选的，步骤(1)中所述羧基单体为马来酸酐时，在50℃下搅拌使其溶解。
[0025]优选的，步骤(1)中使用碱溶液调节体系的pH；所述碱溶液的质量分数为20～30％本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抗高温快钻剂，其特征在于，包括如下质量份的原料：组分A4～5份、组分B2～3份、白油2～3份，表面活性剂0.5～1份；所述组分A包括以下质量份的原料：磺酸类单体3～5份、羧基单体3～5份、酯类单体1～2份、有机季铵盐单体0.5～1份、水50～70份、异丙醇3～5份、亲水性乳化剂6～10份、亲油性乳化剂6～10份、引发剂0.1～0.3份；所述组分B包括以下质量份的原料：含氟化合物1份、硅烷类材料2～3份、三乙胺0.5～1份、催化剂0.005～0.02份。2.根据权利要求1所述抗高温快钻剂，其特征在于，所述白油可以为3#白油、5#白油、7#白油或10#白油，优选为3#白油；所述表面活性剂为阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的组合，其中阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量比为1:1。3.根据权利要求2所述抗高温快钻剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的组合物，优选为十二烷基三甲基氯化铵；所述非离子表面活性剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚、月桂酰二乙醇胺、聚氧乙烯十八烷基胺、椰油胺聚氧乙烯醚中的一种或两种以上的组合，优选为十二烷基酚聚氧乙烯醚。4.根据权利要求1所述抗高温快钻剂，其特征在于，所述磺酸类单体为对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠或2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸，优选为对苯乙烯磺酸钠；所述羧基单体为丙烯酸或马来酸酐；所述酯类单体为丙烯酸二甲氨基乙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或两种以上的组合；所述有机季铵盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3
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甲基丙烯酰氧氨基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或两种以上的组合；所述亲水性乳化剂为Tween80、Tween60或Tween20；所述亲油性乳化剂为Span80或Span60；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰或叔丁基过氧化氢。5.根据权利要求1所述抗高温快钻剂，其特征在于，所述组分A按照下述方法制备得到：(1)向水中加入...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋报，孙金声，黄贤斌，吕开河，王涛，董晓东，白英睿，刘敬平，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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