一种多功能水基钻井液处理剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及油气田钻井技术领域，尤其涉及一种多功能水基钻井液处理剂及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种多功能水基钻井液处理剂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及油气田钻井
，具体涉及一种多功能水基钻井液处理剂及其制备方法
、
应用
。

技术介绍

[0002]目前，世界经济的发展对于油气等能源的需求量不断增加，人们纷纷把目光转向了非常规油气资源
。
而非常规油气藏尤其是页岩油气藏的勘探开发，对钻井液的性能也提出了更高的要求，在钻探过程中导致井壁失稳的主要原因在于钻井液与水敏性泥页岩之间的相互作用以及钻井液的非抑制性，井壁失稳大多发生在泥页岩地层，钻井液与泥页岩接触时，水基钻井液中的部分水通过压力传递作用侵入井壁的孔隙与裂缝，导致孔隙压力上升，同时泥页岩吸水易发生膨胀与分散，进而导致页岩地层产生松散垮塌
、
缩径等井下复杂情况
。
钻井过程中遭遇的井壁失稳问题是目前我国钻井液领域存在的技术难题，井壁失稳现象的频发，严重制约了油气钻探开发进程，产生巨大经济损失，并延误钻井周期，甚至影响储层产量
。
[0003]页岩抑制剂的强弱直接决定了水基钻井液对黏土水化抑制性能，现有页岩抑制剂主要有无机盐类
、
聚合物类
、
腐殖酸类
、
沥青类和聚胺聚醚类，他们大多存在着污染性强
、
配伍性差和抑制性差等不足
。
超支化聚胺具有较强的抑制性，其具有超支化三维网状结构与其末端含有的大量质子化的胺基，可以均匀的吸附在膨润土的表面并与膨润土之间形成氢键阻止水的侵入，同时可以进入膨润土晶层，通过阳离子置换作用将晶层间的水分子排挤出来
。
页岩地层纳米级微裂缝
、
层理等弱面结构极其发育，常用的封堵防塌材料粒径较大
(
微米级
)
，难以进入页岩纳米级孔缝结构，形成致密封堵层
。
维持页岩井壁稳定的关键是采用高性能纳米封堵剂加强对微孔
、
微裂缝及层理等结构的致密封堵，因此需要具有纳米尺寸的材料来进行对页岩孔隙的封堵
。
通常无机纳米材料自身缺点在于分散性极差和无法形变的刚性特征，有机纳米粒子虽然克服了自身团聚，但强度不高且高温下聚合物的不稳定导致封堵剂结构遭到破坏问题又限制了它的应用
。
有机与无机复合纳米封堵剂是通过在在无机纳米粒子上修饰各种表面的聚合物，保留了刚性结构的同时解决了自身团聚问题，复合纳米粒子在高温下表现出较好的弹性，较好的弹性在相互挤压的作用下使得孔隙处的封堵致密性更加良好
。
[0004]页岩抑制剂和封堵剂是页岩钻进中防止发生井塌井漏事故不可或缺的两种钻井液添加剂，而目前常用的防塌材料作用时效果单一，物理封堵和化学抑制往往难以同时兼顾
。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述技术问题提供一种多功能水基钻井液处理剂及其制备方法
、
应用
。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能水基钻井液处理剂的制备
方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
将纳米
Fe3O4粉体在真空干燥箱内干燥一定时间后，密封备用；称取一定量的干燥后的纳米
Fe3O4粉体，分散于乙醇与水的混合溶液中，超声分散，得到悬浮液；
[0008]S2、
另取适量硅烷偶联剂溶于一定量水与乙醇混合溶液中，而后与步骤
S1
中的悬浮液混合，继续超声分散后置于带有冷凝装置的三口烧瓶中，在
N2气氛下
、
均匀搅拌
、
恒温加热并在超声振荡条件下反应一定时间；
[0009]S3、
反应完毕后将产物离心，用有机溶剂洗涤数次，置于真空干燥箱中烘干，得到改性纳米四氧化三铁，标记备用；
[0010]S4、
另在带有转子的洁净三口烧瓶中加入一定量的甲醇，称取一定量胺类化合物溶于甲醇；另称取一定量的丙烯酸脂类
(HPB
‑
NH2单体
)
或丁二酸酐
(HP
‑
NH2单体
)
溶于少量的甲醇中，并加入恒压漏斗中，将恒压漏斗接入三口烧瓶；
[0011]S5、
将三口烧瓶温度保持在一定温度，在氮气气氛保护下，一边搅拌一边逐滴加入恒压漏斗中的试剂，加入完毕后反应一定时间，将反应后的试剂在减压蒸馏装置除去甲醇组分，得到
AB2单体；
[0012]S6、
将一定量的
SDS(
十二烷基硫酸钠
)、
碳酸钾
、
和步骤
S5
中获得的
AB2单体加入到去离子水中，磁力搅拌分散一段时间后，再将混合液在机械搅拌一定时间后转入带有回流装置的三口烧瓶中，恒温条件下匀速搅拌，反应期间通入氮气；
[0013]S7、
称取一定量步骤
S3
获得的改性纳米四氧化三铁与去离子水，在超声分散后磁力搅拌一定时间后得到分散液；将分散液加入到步骤
S6
的三口烧瓶中，同时称取引发剂
KPS
并用极少量去离子水溶解后滴加倒三口烧瓶中，引发剂
KPS
加量为
1.0wt
％浓度基于
AB2单体，恒温反应一定时间结束后使用无水乙醇破乳，再使用无水乙醇反复离心清洗几次后放入真空干燥机中，
60
～
80℃
下烘干，得到处理剂
。
[0014]作为本专利技术进一步优选，在步骤
S1
中，所述纳米四氧化三铁的粒径为
50
‑
200nm
，干燥温度为
100
～
120℃
，干燥时间为
8h
以上
。
[0015]作为本专利技术进一步优选，在步骤
S1
中，所述悬浮液中纳米四氧化三铁的质量浓度为2～
5w/v
％
。
[0016]作为本专利技术进一步优选，在步骤
S1
与步骤
S2
中，所述水与乙醇的比例为1：
(5
‑
10)。
[0017]作为本专利技术进一步优选，在步骤
S2
中，所述硅烷偶联剂为
KH560
硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的加量与纳米四氧化三铁的质量比为
1:(5
～
15)
，所述恒温加热的温度为
50
～
70℃
，所述反应时间为5～
8h。
[0018]作为本专利技术进一步优选，在步骤
S4
中，所述胺类化合物为二乙烯三胺
、
三乙烯四胺
、
四乙烯五胺
、
乙二胺
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多功能水基钻井液处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将纳米
Fe3O4粉体在真空干燥箱内干燥一定时间后，密封备用；称取一定量的干燥后的纳米
Fe3O4粉体，分散于乙醇与水的混合溶液中，超声分散，得到悬浮液；
S2、
另取适量硅烷偶联剂溶于一定量水与乙醇混合溶液中，而后与步骤
S1
中的悬浮液混合，继续超声分散后置于带有冷凝装置的三口烧瓶中，在
N2
气氛下
、
均匀搅拌
、
恒温加热并在超声振荡条件下反应一定时间；
S3、
反应完毕后将产物离心，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干燥箱中烘干，得到改性纳米四氧化三铁，标记备用；
S4、
另在带有转子的洁净三口烧瓶中加入一定量的甲醇，称取一定量胺类化合物溶于甲醇；另称取一定量的丙烯酸脂类
(HPB
‑
NH2单体
)
或丁二酸酐
(HP
‑
NH2单体
)
溶于少量的甲醇中，并加入恒压漏斗中，将恒压漏斗接入三口烧瓶；
S5、
将三口烧瓶温度保持在一定温度，在氮气气氛保护下，一边搅拌一边逐滴加入恒压漏斗中的试剂，加入完毕后反应一定时间，将反应后的试剂在减压蒸馏装置除去甲醇组分，得到
AB2单体；
S6、
将一定量的
SDS(
十二烷基硫酸钠
)、
碳酸钾
、
和步骤
S5
中获得的
AB2单体加入到去离子水中，磁力搅拌分散一段时间后，再将混合液在机械搅拌一定时间后转入带有回流装置的三口烧瓶中，恒温条件下匀速搅拌，反应期间通入氮气；
S7、
称取一定量步骤
S3
获得的改性纳米四氧化三铁与去离子水，在超声分散后磁力搅拌一定时间后得到分散液；将分散液加入到步骤
S6
的三口烧瓶中，同时称取引发剂
KPS
并用极少量去离子水溶解后滴加到三口烧瓶中，引发剂
KPS
加量为
1.0wt
％浓度基于
AB2单体，恒温反应一定时间结束后使用无水乙醇破乳，再使用无水乙醇反复离心清洗几次后放入真空干燥机中，
60
～
80℃
下烘干，得到处理剂
。2.
如权利要求1所述的一种多功能水基钻井液处理剂的制备方法，其特征在于，在步骤
S1
中，所述纳米四氧化三铁的粒径为
50
‑
200nm
，干燥温度为
100
～
120℃
，干燥时间为
8h
以上
。3.
如权利要求1所述的一种多功能水基钻井液处理剂的制备方法，其特征在于，在步骤
S1
中，所述悬浮液中纳米四氧化三铁的质量浓度为2～
5w/...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学成，周雪峰，赖南君，樊维，陈思齐，唐雷，郑川江，
申请(专利权)人：四川瑞冬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：