[发明专利]一种钻井液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液及其制备方法，具体地说涉及一种强抑制性聚合物钻井液及其制备方法和应用。

背景技术

钻井工程中，所遇地层75%为泥页岩层，约90%的井壁不稳定问题发生在泥页岩井段。含有钾离子的钻井液的应用使泥页岩的分散造浆得到了较好的控制，钻井液中的亚微米粒子和劣质固相含量大大降低，大幅度提高了机械钻速。但是随着技术的不断应用，也暴漏出一些缺点，如钻井液抑制能力差、防塌效果有限，在解决泥页岩地层的分散造浆及井壁吸水失稳问题方面还有所欠缺。因此，研究开发具有强抑制性的钻井液体系尤为重要。

继钾离子单独用作页岩抑制剂后，国外开发了聚合物/KCl体系，但此类高盐钻井液体系对环境造成一定伤害，须经处理才能排放。此外，页岩抑制性能的好坏很大程度上取决于无机电解质KCl的使用浓度，使用浓度越高，效果越好，但是随着KCl浓度的提高将会导致后续处理更为困难。现国内普遍使用的KCl聚磺防塌钻井液抑制性能、防塌性能有限，在遇到泥岩地层存在掉块严重等缺陷。

CN10149424A公开一种强抑制性双钾离子—聚合物钻井液，所述的强抑制性双钾离子—聚合物钻井液包括下述重量百分比的物质：A.作为无机抑制剂的无机钾盐7%-9%；B.作为有机抑制剂的有机钾盐0.5%-0.6%；C.提粘剂0.3%-0.5%；D.降滤失剂0.3%-0.5%；E.碱度控制剂0.3%-0.5%；F.防腐剂0.03%-0.1%；G消泡剂0.1%-0.2%；H.加重剂1%-8%；余量是水。此钻井液体系不仅无机钾盐含量较高，存在后续处理的问题，而且也存在着实际应用过程中抑制性能、防塌性能有限等不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钻井液及其制备方法。该钻井液抑制性能和防塌性能好，不含有钾盐，使用后无需后续处理。

一种钻井液，按重量份数计，含有2.0-6.0份的膨润土，0.1-1份羧甲基纤维素钠，0.2-0.8份两性离子磺酸盐共聚物，0.03-0.4份氢氧化钠，0.1-0.8份聚胺聚合物，100份水；所述的聚胺聚合物为端二胺、环醚和环氧卤代烷的聚合物；优选含有3.0-5.0份的膨润土，0.3-0.7份羧甲基纤维素钠，0.2-0.6份两性离子磺酸盐共聚物，0.05-0.2份氢氧化钠，0.1-0.5份聚胺聚合物。

本发明中所述的聚胺聚合物的运动粘度为300 mm²/s -2000 mm²/s，阳离子度0.75 mmol/g -3.6 mmol/g；优选为运动粘度500 mm²/s -1300 mm²/s，阳离子度1.0 mmol/g -3.0 mmol/g。

一种钻井液的制备方法，首先制备聚胺聚合物，使端二胺、环醚和环氧卤代烷进行共聚反应生成聚胺聚合物；然后按计量比配制含膨润土、羧甲基纤维素钠、两性离子磺酸盐共聚物、氢氧化钠、聚胺聚合物的水溶液制成钻井液。

本发明方法中所述的端二胺、环醚和环氧卤代烷共聚反应如下：首先在搅拌及50-120℃条件下向端二胺中滴加环醚，环醚和端二胺的摩尔比为0.5-4：1，滴加结束后反应1-4h；然后将温度升至80-150℃，搅拌条件下滴加环氧卤代烷，环氧卤代烷和端二胺的摩尔比为0.1-1：1，滴加结束后反应1-4h，加入终止剂，终止剂和端二胺的摩尔比为0.5-2：1，继续反应1-4h,得阳离子聚胺类聚合物样品。

本发明方法中端二胺为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺等。环醚为环氧丙烷、环氧丁烷等。环氧卤代烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧氯丁烷等。终止剂为盐酸、硫酸、硝酸、冰醋酸、柠檬酸、甲酸、乙酸等。

现场应用试验结果表明：与现有的普遍应用的钻井液相比，本发明的钻井液体系能够有效抑制泥页岩的水化、分散及膨胀，抑制劣质土的造浆及井壁吸水失稳等钻探过程的严重问题，具有良好的防止井壁坍塌的效果。此外，本发明的钻井液体系无生物毒性，符合环保要求。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明方法的作用及效果，但以下实施例不构成对本发明方法的限制。