一种环保型水基钻井液及其应用制造技术

本申请涉及一种环保型水基钻井液，按100％的总重量计，所述环保型水基钻井液组分包括：膨润土2％

【技术实现步骤摘要】
一种环保型水基钻井液及其应用


[0001]本申请涉及C09K8/03领域，具体涉及一种环保型水基钻井液及其应用。

技术介绍

[0002]淀粉作为重要的天然产物，具有廉价易得、环保无毒、易改性和易生物降解等一系列优点，是环保类钻井液处理剂的研究热点之一。但目前的淀粉基钻井液抗温能力有限，只限于在100℃左右的条件下使用，在更高的温度下容易发生解离，难以适应高温深层钻井环境；现有技术中已经开发出了很多方法对淀粉进行改性或者配合其他改性天然材料使用，虽然这些改性淀粉的抗盐能力较强，但其钻井液在封堵性和高温稳定性方面仍不能满足环境敏感地区越来越高的使用要求。
[0003]中国专利CN106634880B公开了一种水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂的制备方法，所述水基钻井液用双亲淀粉降滤失剂包括：淀粉，氢氧化钠，氯乙酸，碳酸钠，甲醇，水，疏水单体，引发剂和氯仿，其技术方案中将蜡质玉米淀粉与亲水剂反应后，再接枝疏水单体，虽然该降滤失剂具有较好的抗高温能力，可在130
‑
150℃下使用，但是仅依靠淀粉自身的结构强度对井壁裂缝封堵，其封堵性能远远不够；中国专利CN109266318B公开了一种水基钻井液抗高温增粘提切剂及其制备方法和钻井液，其增粘且提切剂采用了淀粉微凝胶，通过限定淀粉和交联剂环氧氯丙烷和三偏磷酸钠的相对浓度，使淀粉具有较好的增粘提切作用，但是此钻井液体系在高温下仍然存在滤失量变化大的缺点。

技术实现思路

[0004]为了解决以上技术问题，本申请提供了一种环保型水基钻井液，通过对体系中分子间网络结构的调控，平衡并提高体系的交联程度、固相组分的分散性及有效活性物质对井壁的附着和增强作用，使钻井液在高温下具有优异的稳定性、降滤失效果和固壁作用。
[0005]进一步地，按100％的总重量计，所述环保型水基钻井液组分包括：膨润土2％
‑
15％、改性淀粉0.2％
‑
3％、降滤失剂0.1％
‑
5％、抑制剂0.05％
‑
0.9％、润滑剂0.2％
‑
1％、碳酸钠0
‑
2％、氢氧化钠0
‑
0.5％、水补充余量。
[0006]虽然淀粉具有较好的降滤失效果，但是在高温高压剪切下，其网络结构存在部分分解，钻井液形成的滤饼致密性和可压缩性都降低；通过对淀粉的分子链改性，抑制高温环境下体系中氢键的断裂和淀粉晶体结构的解体。
[0007]进一步地，所述改性淀粉由淀粉经改性剂改性而成，所述改性剂选自选自丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、2
‑
乙基
‑2‑
烯丙基氯化铵、对苯乙烯磺酸盐、4
‑
乙烯基吡啶苯磺酸盐、乙烯基吡咯烷酮、N
‑
甲基二烯丙基丁磺酸盐、N、N
‑
二甲基丙烯酰胺或N、N
‑
二乙基丙烯酰胺等中的至少一种。
[0008]进一步地，所述改性剂选自丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、对苯乙烯磺酸盐中的至少两种。
[0009]优选地，所述改性剂为丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸盐中的
组合。
[0010]在一种优选的实施方式中，当所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸盐的重量比为(1
‑
5)：(6
‑
10)：1时，钻井液具有优异的降滤失效果和高温稳定性；本专利技术人分析可能的原因为：丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵可与在淀粉分子链上的羟基及羧基结合，提高淀粉分子链的高温稳定性，对苯乙烯磺酸盐的接枝不仅会增加淀粉的高温稳定性，其所具有的刚性结构也提高了钻井液的承压性能，可有效减少膨润土的使用量，但是添加量过多时，较大的空间阻碍作用明显减慢钻井液有效物质在井壁表面的附着，反而增加了滤失量，并且体系粘度过高，井钻切力也减小；另外，二甲基二烯丙基氯化铵呈现正电性，对苯乙烯磺酸盐又具有一定的负电性，两者的相对含量合适时，会改变膨润土的粒径分布，使滤饼更薄更密，降低高温高压滤失量。
[0011]进一步地，所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸盐的重量比为(2
‑
4)：(6
‑
9)：1。
[0012]在一种优选的实施方式中，所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸盐的重量比为3：7：1。
[0013]进一步地，所述淀粉为直链淀粉和/或支链淀粉。
[0014]优选地，所述淀粉为直链淀粉和支链淀粉，重量比为(1
‑
3)：1。本研究发现：直链淀粉的分子链相对较长，在体系中的交联程度不够，特别是在高温下剪切后，钻井液的粘度变化程度大，单独采用直链淀粉时所形成的滤饼致密度较差，滤失量也较高；然而支链淀粉与其自身及体系中的降滤失剂等组分作用力太强，形成的交联结构过高，较大的钻井液粘度使膨润土的分散性变差；因此，调控两者的分子量和相对含量，使淀粉形成的网络架桥结构具有较好的承压能力，并提高膨润土所形成滤饼的致密性。
[0015]优选地，所述淀粉的重均分子量为4
‑
9万。
[0016]进一步地，所述改性淀粉的制备方法为：将淀粉溶解于水中，在60
‑
90℃下反应0.5
‑
2h，加入改性剂和引发剂，在80
‑
100℃下聚合反应4
‑
6h，即可。
[0017]进一步地，所述改性剂的添加量为淀粉含量的50
‑
70wt.％。
[0018]进一步地，所述引发剂可选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种，添加量为淀粉和改性剂总量的0.1
‑
0.8wt.％，聚合反应的pH为7.5
‑
8.5。
[0019]进一步地，所述降滤失剂选自再生胶粉、腐殖酸钾、磺化酚醛树脂、聚丙烯腈铵盐、JT
‑
888、HMPa、CAT
‑
FL中的至少一种。
[0020]在一种优选的实施方式中，所述降滤失剂为JT
‑
888。
[0021]进一步地，所述抑制剂选自正电胶、硅酸钠、聚乙二醇、氯化钾、三乙醇胺、聚丙烯酰胺、氯化胆碱中的至少一种。
[0022]进一步地，所述抑制剂为硅酸钠和/或正电胶。
[0023]优选地，所述抑制剂为硅酸钠，用量占组分总重量的0.1％
‑
0.8％。
[0024]进一步地，所述润滑剂为烷基酚聚氧乙烯醚、植物油、改性植物油、植物沥青、聚乙二醇中的至少一种。
[0025]进一步地，所述润滑剂为改性植物油。
[0026]优选地，所述改性植物油为植物油经乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠、蓖麻油磺酸钠、咪唑啉季铵盐、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的至少一种改性而成。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型水基钻井液，其特征在于，按100％的总重量计，环保型水基钻井液组分包括：膨润土2％
‑
15％、改性淀粉0.2％
‑
3％、降滤失剂0.1％
‑
5％、抑制剂0.05％
‑
0.9％、润滑剂0.2％
‑
1％、碳酸钠0
‑
2％、氢氧化钠0
‑
0.5％、水补充余量。2.根据权利要求1所述的环保型水基钻井液，其特征在于，所述改性淀粉由淀粉经改性剂改性而成，所述改性剂选自丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、对苯乙烯磺酸盐中的至少两种。3.根据权利要求2所述的环保型水基钻井液，其特征在于，所述改性剂为丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸盐中的组合。4.根据权利要求2所述的环保型水基钻井液，其特征在于，所述淀粉为直链淀粉和支链淀粉，重量比为(1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，
申请(专利权)人：四川康荣石油化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：