一种纳米皂石复合降滤失剂制造技术

本发纳米皂石复合降滤失剂，所述降滤失剂由丙烯酰胺类化合物

【技术实现步骤摘要】
一种纳米皂石复合降滤失剂、水基钻井液及其制备方法


[0001]本专利技术属于石油钻探钻井液
，具体涉及一种抗超高温纳米皂石复合降滤失剂，包含所述降滤失剂的水基钻井液及其制备方法
。

技术介绍

[0002]石油天然气作为战略资源，支撑着全球经济发展，同时也是经济发展的命脉所在，然而我国石油对外依从度己超过
60
％，严峻的形势要求我们开发更多的石油天然气资源
。
但是全球油气资源的勘探开发已经相继进入中晚期，油气资源日益枯竭，各种常规井
、
浅层井数目不断减少，已不能满足人们需求，迫使油气田不得不向深井
、
超深井等复杂井进军，我国深部油气资源将成为缓解供需矛盾的主要后备能源之一
。
[0003]近年来随着油气开采逐渐深入深井
、
超深井钻井领域，井底温度越来越高，多高于
200℃。
例如：塔里木盆地的克深
21
井
(8220m)
井底温度已达到
200℃
，青海油田的碱探1井
(6200m)
和翼探1井
(6500m)
井底温度分别达到
234℃
和
240℃
，且井下复杂情况多发，油气开发难度大，对钻井液的性能控制越发困难，这对钻井液工艺和技术提出更高要求
。
[0004]在深井钻井地层高温高压环境下，井筒钻井液中的聚合物处理剂会发生高温降解
、
高温交联
、
高温解吸附
、
高温去水化等高温破坏作用，使钻井液性能变差甚至恶化，不能满足钻井工程的要求，严重影响钻井作业的正常进行，使深井钻井工程安全风险大大增加
。
且钻井液滤失量大会使水敏性地层吸水膨胀，导致缩径，引起下钻阻卡，大段划眼；微裂缝发育的硬脆性地层
(
泥页岩
、
破碎性白云岩
、
火成岩
)
井塌；滤液侵入会引起储层黏土矿物膨胀，缩小渗流通道，增大油气流入井阻力，使油气相对渗透率降低，最终使油气井产量下降
。
[0005]降滤失剂是钻井液的重要组成部分，能吸附在黏土颗粒表面，并电离出大量负电基团，提高土粒
ζ
电位和水化膜厚度，避免黏土胶粒发生聚结，可以有效减小滤失量
。
目前常用降滤失剂大部分应用于
220℃
以下，面对
240℃
以上高温的恶劣环境时，聚合物降滤失剂易降解
、
絮凝
、
解吸附，对黏土颗粒的保护能力削弱，导致钻井液流变
、
滤失
、
稳定等性能失控，处理剂失效无法发挥其作用
。
如果交联现象非常严重，极端情况下会转变成一种具有复杂立体网状结构的体型聚合物
(
黏土含量较低钻井液体系中甚至可以看到冻胶状物质
)
，聚合物处理剂分子也会因此无法在水中溶解，彻底无法发挥其原有的功效，钻井液自身的性能也无法保持，向地层的滤失量猛增
。
[0006]为了解决降滤失剂抗超高温能力差
、
高性能降滤失剂依赖进口的问题，本专利技术提供一种新型抗超高温纳米皂石复合降滤失剂及制备方法
。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在合成一种超高温纳米皂石复合降滤失剂，所述降滤失剂是由改性皂石与丙烯酰胺
、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸
、N
‑
乙烯基吡咯烷酮
、
二甲基二烯丙基氯化铵采用水溶液自由基聚合的方式制备得到
。
本专利技术提供的降滤失剂制备方法简单，合成成本低，能抗
240℃
高温，且与其他处理剂配伍性良好
。
[0008]本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种纳米皂石复合降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂由丙烯酰胺类化合物
、N
‑
乙烯基吡咯烷酮
、
二烯丙基氯化铵类化合物聚合形成的聚合物与改性皂石复合得到
。
[0010]所述改性皂石粒径为
20
‑
200nm
，添加量为聚合物质量的
0.5
‑
2.0
％；优选的，所述改性皂石的添加量为聚合物质量的
1.0
‑
1.5
％
。
[0011]所述聚合物的结构如式Ⅰ所示：
[0012][0013]x、y
和
z
表示聚合物单体的占比，
x+y+z
＝1，
x
选自
45
‑
75
％
、y
选自
10
‑
20
％
、z
选自4‑
15
％
。
[0014]其中，
R1、R2相同或不同，独立的选自
‑
H、C1‑5直链
/
支链烷基，所述烷基中的
H
可被磺酸基取代；
R3、R4相同或不同，独立的选自
‑
H、C1‑3直链
/
支链烷基
。
[0015]在本专利技术的优选实施方式中，
R1、R2独立的选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
CH2CH3、R3、R4独立的选自
‑
H、
‑
CH3。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合物的结构如下：
[0017][0018]m、n、p
和
q
表示聚合物单体的占比，
m+n+p+q
＝1，
m
选自
40
‑
60
％
、n
选自5‑
15
％
、p
选自
10
‑
20
％
、q
选自4‑
15
％
。
[0019]本专利技术所述的改性皂石通过如下方法制备得到：
[0020]S1
：按照质量份数计，将
15
‑
18
份六水氯化镁溶于去离子水中，加入
20
‑
21
份
(3
‑
氨基丙基
)
三乙基硅烷和
1.5
‑2份正硅酸四乙酯，
25℃
下剧烈搅拌，缓慢滴加
NaOH
水溶液形成白色悬浮液，搅拌状态下
80℃
回流
48<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米皂石复合降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂由丙烯酰胺类化合物
、N
‑
乙烯基吡咯烷酮
、
二烯丙基氯化铵类化合物聚合形成的聚合物与改性皂石复合得到；所述聚合物的结构如式Ⅰ所示：
x、y
和
z
表示聚合物单体的占比，
x+y+z
＝1，
x
选自
45
‑
75
％
、y
选自
10
‑
20
％
、z
选自4‑
15
％；
R1、R2相同或不同，独立的选自
‑
H、C1‑5直链
/
支链烷基，所述烷基中的
H
可被磺酸基取代；
R3、R4相同或不同，独立的选自
‑
H、C1‑3直链
/
支链烷基；所述改性皂石通过如下方法制备得到：
S1
：按照质量份数计，将
15
‑
18
份六水氯化镁溶于去离子水中，加入
20
‑
21
份
(3
‑
氨基丙基
)
三乙基硅烷和
1.5
‑2份正硅酸四乙酯，
25℃
下剧烈搅拌，缓慢滴加
NaOH
水溶液形成白色悬浮液，搅拌状态下
80℃
回流
48
‑
50h
，将得到的溶胶分散体烘干，粉碎成白色粉末，得到皂石；
S2
：将皂石分散至乙醇溶液中，加入硅烷偶联剂，调
pH
至弱酸性，
90
‑
95℃
加热搅拌回流3‑
4h
，反应结束除去溶剂，冷冻干燥，得到改性皂石
。2.
根据权利要求1所述的纳米皂石复合降滤失剂，其特征在于，
R1、R2独立的选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
CH2CH3、R3、R4独立的选自
‑
H、
‑
CH3。3.
根据权利要求2所述的纳米皂石复合降滤失剂，其特征在于，所述聚合物的结构如下：
m、n、p
和
q
表示聚合物单体的占比，
m+n+p+q
＝1，
m
选自
40
‑
60
％
、n
选自5‑
15
％
、p
选自
10
‑
20
％
、q
选自4‑
15
％
。4.
根据权利要求1所述的纳米皂石复合降滤失剂，其特征在于，所述改性皂石粒径为
20
‑
200nm
，添加量为聚合物质量的
0.5
‑
2.0
％
。
5.
一种权利要求1所述的纳米皂石复合降滤失剂的制备方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凌，古晗，罗源皓，敖宏丹，李铮，罗平亚，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：