一种防塌泡沫钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防塌泡沫钻井液及其制备方法，属于钻井液技术领域。该防塌泡沫钻井液包括以下重量份原料：基液、泡沫控制剂和防塌类助剂；泡沫控制剂包括质量比为1～2:1的发泡剂和稳泡剂，发泡剂为含有季铵化的十二烷基

【技术实现步骤摘要】
一种防塌泡沫钻井液及其制备方法


[0001]本专利技术属于钻井液
，具体涉及到一种防塌泡沫钻井液及其制备方法。

技术介绍

[0002]钻井液是由多种组分配制的泥浆流体，在钻井过程中以多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。泡沫钻井液具有泥饼特性、粘弹特性和低滤失特性，能限制自由水的流动，有效地降低滤失量，同时对冲洗液的压力激动有一定的缓冲作用，可以起到防止井壁坍塌的作用。泡沫钻井液的主要成分为泡沫流体，泡沫流体是气体与液体在表面活性剂存在下形成的热力学不稳定分散体系，气相是分散相，液相是分散介质。泡沫流体主要分为硬质泡沫流体和稳定泡沫流体两大类：硬质泡沫流体是由水、气体、膨润土、稳泡剂和发泡剂组成的非常稳定的分散体系，其特点是泡沫寿命长，携砂能力强，且成木较低，可解决大直径井眼携屑、防塌、防漏等问题，适用于矿化度较低的地层；稳定泡沫流体是由水、气体、发泡剂和稳泡剂组成的分散体系，该种泡沫与各类电解质、原油、天然气及钻井作业过程的污染物配伍性较强，且能处理大量的地层水，是目前较广泛使用的泡沫流体。泡沫钻井液同常规钻井液相比，具有独特的优势，主要表现在以下方面：钻井液滤失量低，可减少地层损害，储层保护效果好；在页岩底层中的防塌能力强，用稳定水基泡沫钻井，有利于井壁稳定，而且钻进速度快；体系的密度低，可用于低压地区的欠平衡钻井；提高钻速，延长钻头使用寿命；悬浮和携带岩屑能力强，能有效地清除井底岩屑；可防止井下着火和爆炸等井下事故。
[0003]因此，在不稳定地层泡沫钻井液可以起到护璧防塌作用，在渗透、裂隙地层泡沫钻井液可以起到防漏和消除漏失功能。另外，泡沫钻井液的流动特性和密度持性，对实际钻井施工具有重要的影响。但是由于钻井液具有表面活性，而地层中的二氧化碳、硫化氢等气体又会扩散或侵入钻井液中，气液混合过程中，会导致钻井液产生多余的泡沫。起泡后的钻井液黏度、密度等性能均会产生变化。而钻井液中的泡沫又不易排出，长期下去造成气泡累积，使钻井施工质量受到影响，如钻井液流变性变差、滤失量增加、泥饼发虚等，严重时可导致井涌、井壁不稳定、井内卡钻等事故。
[0004]因此目前急需一种能控制泡沫的成型、稳定性能，能适应不同钻井环境的泡沫钻井液，以避免出现井漏、井塌现象和安全事故，进一步提高泡沫钻井液的稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种防塌泡沫钻井液及其制备方法，可以提高泡沫的稳定性能，增强钻井液体系的耐温、耐盐以及防塌性能。
[0006]为达上述目的，本专利技术提供了一种防塌泡沫钻井液，包括以下重量份原料：基液10～120份、泡沫控制剂0.1～0.2份、防塌类助剂0.5～1.5份和增粘剂0.2～0.4份；泡沫控制剂包括质量比为1～2:1的发泡剂和稳泡剂，发泡剂为含有季铵化的十二烷基
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N,N
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烷撑磺酸盐的混合物，基液包括质量比为100：5～10：0.5～5的水、膨润土和抗温抗盐助剂。
[0007]优选的，抗温抗盐助剂为改性材料，改性材料的原料包括纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯、纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米纤维素、纳米钙和纳米铁中的至少一种。
[0008]优选的，抗温抗盐助剂通过以下方法制备得到：
[0009]将改性剂与水混匀后，于搅拌条件下加入纳米材料进行改性，并通过pH调节剂调节改性纳米材料的pH值，即可制得；
[0010]搅拌速率为500～1500rpm，改性时间为20～60min，改性温度为20～70℃，改性纳米材料的pH值为8～12。
[0011]优选的，改性剂为吐温
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80、TX
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100或OP
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10。
[0012]优选的，改性剂和纳米材料总质量与改性剂的质量比为20～100:1。
[0013]优选的，改性剂与水的总质量与纳米材料的质量比为5:1。
[0014]其中，本专利技术在纳米粒子的基础上进行改性作用，可以避免高温下分子的热运动加剧造成的团聚行为，可以明显改善基浆的滤失性能和润滑性能，还可以根据不同的改性剂和纳米材料的选择相应改善基浆的抗温性能和抗盐性能。
[0015]优选的，增粘剂为羧甲基纤维素钠。
[0016]优选的，稳泡剂为醇类稳泡剂与纳米稳泡剂按照质量比5:1～3混合制得，醇类稳泡剂包括辛醇、月桂醇和鲸蜡醇中的至少一种。
[0017]优选的，纳米稳泡剂通过以下方法制备得到：
[0018]将丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸水溶液调节pH值后，依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以及甲基丙烯酸甲酯后混合均匀，水浴反应后添加引发剂继续聚合反应后制得聚合物I溶液；
[0019]于聚合物I溶液中搅拌加入纳米二氧化硅颗粒，即可制得纳米稳泡剂。
[0020]优选的，引发剂包括质量比为2～4:1的K2S2O8和无水Na2SO3，引发剂在聚合物I溶液中的浓度为0.2～0.5wt％。
[0021]优选的，丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以及甲基丙烯酸甲酯的质量比为5～10:1～2:0.2～0.5:0.5，反应的pH值为7.5～8.5，聚合反应的温度为60～70℃，聚合反应的时间为4～6h。
[0022]优选的，含季铵化十二烷基磺酸盐的混合物包括质量比为1：1～4的十二烷基苯磺酸钠与季铵化的十二烷基
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N,N
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烷撑磺酸盐，季铵化的十二烷基
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N,N
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烷撑磺酸盐通过以下方法制备得到：
[0023](1)将氯化
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乙氨基
‑2‑
羟基丙烷
‑1‑
磺酸钠与十二烷基伯胺共溶于乙醇水溶液中，加入缚酸剂水浴反应后，冷却过滤制得产物a；
[0024](2)将产物a加热后于搅拌条件下加入1,2
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二溴乙烷以及缚酸剂继续反应，制得产物b；
[0025](3)于产物b中加入溴乙烷并加热反应后，过滤取滤液冷却结晶，制得季铵化的十二烷基
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N,N
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烷撑磺酸盐。
[0026]优选的，缚酸剂为浓度为20～30wt％的碳酸钠溶液。
[0027]优选的，防塌类助剂包括质量比为10:1～3的液体助剂和固体助剂，液体助剂为氧化沥青、乳化沥青或乳化石蜡；
[0028]固体助剂包括聚氨酯颗粒、二硫化铝、方解石、生物质材料、聚丙烯纤维和硅藻土，
生物质材料为椰壳和/或苎麻。本专利技术中聚氨酯颗粒、二硫化铝、方解石、生物质材料、聚丙烯纤维和硅藻土的质量比为5:1～2:10～15:10～15:2～5：5～10。
[0029]本专利技术还公开了一种上述防塌泡沫钻井液的制备方法，包括以下步骤：
[0030]S1、按照配比称取原料，于水中加入膨润土混合均匀，搅拌养护；
[0031]S2、于步骤S1制得的产物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防塌泡沫钻井液，其特征在于，包括以下重量份原料：基液10～120份、泡沫控制剂0.1～0.2份、防塌类助剂0.5～1.5份和增粘剂0.2～0.4份；所述泡沫控制剂包括质量比为1～2:1的发泡剂和稳泡剂，所述发泡剂为含有季铵化的十二烷基
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N,N
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烷撑磺酸盐的混合物，所述基液包括质量比为100：5～10：0.5～5的水、膨润土和抗温抗盐助剂。2.根据权利要求1所述的防塌泡沫钻井液，其特征在于，所述抗温抗盐助剂为改性材料，所述改性材料的原料包括纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯、纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米纤维素、纳米钙和纳米铁中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的防塌泡沫钻井液，其特征在于，所述抗温抗盐助剂通过以下方法制备得到：将改性剂与水混匀后，于搅拌条件下加入纳米材料进行改性，并通过pH调节剂调节改性纳米材料的pH值，即可制得；所述改性剂与改性剂和纳米材料总质量的比为1:20～100，所述搅拌速率为500～1500rpm，所述改性时间为20～60min，所述改性温度为20～70℃，所述改性纳米材料的pH值为8～12。4.根据权利要求1所述的防塌泡沫钻井液，其特征在于，所述稳泡剂为醇类稳泡剂与纳米稳泡剂按照质量比5:1～3混合制得，所述醇类稳泡剂包括辛醇、月桂醇和鲸蜡醇中的至少一种。5.根据权利要求4所述的防塌泡沫钻井液，其特征在于，所述纳米稳泡剂通过以下方法制备得到：将丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸水溶液调节pH值后，依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以及甲基丙烯酸甲酯后混合均匀，水浴反应后添加引发剂继续聚合反应后制得聚合物I溶液；于聚合物I溶液中搅拌加入纳米二氧化硅颗粒，即可制得纳米稳泡剂。6.根据权利要求1所述的防塌泡沫钻井液，其特征在于，所述丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以及甲基丙烯酸甲酯的质量比为5～10:1～2:0.2～0.5:0.5，所述反应的pH值为7.5～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷婷，李云鹏，窦源东，庄天明，米文杰，吴凯，王丽媛，
申请(专利权)人：烟台黄金职业学院，
类型：发明
国别省市：