[发明专利]一种钻井液用抗高温抗盐包被剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井领域，特别涉及一种钻井液用抗高温抗盐包被剂及其制备方法。

背景技术

随着油气钻探的不断深入，钻井深度越来越深，地层温度越来越高，当垂深超过5000m时，地层温度就会接近200℃；另一方面，钻遇的地层越来越复杂，特别是强水敏的泥页岩地层、盐岩层、盐膏层越来越多。所以，钻井所遇到的难度越来越大，对钻井液性能，尤其是抗温性、抑制性提出了更高的要求。为了有效解决复杂地层深井钻井过程的井壁稳定问题，常选用抗高温的盐水或饱和盐水钻井液。这就要求钻井液处理剂同时具有耐高温、抗盐的性能。盐水钻井液体系较淡水钻井液体系具有更强的抑制性，能够更好地抑制粘土水化，保护井壁稳定，能够更好地实现钻井安全及油气层保护。包被剂作为盐水体系中重要组成部分，其抗温、抗盐能力、盐水中粘土吸附能力及包被抑制粘土水化能力能够很大程度上决定盐水钻井液的好坏。但目前大多数包被剂抗温性不好，特别是温度到达200℃后，包被剂就会失效。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种钻井液用抗高温抗盐包被剂及其制备方法。

本发明通过如下技术方案实现：

一种钻井液用抗高温抗盐包被剂，由按照重量份数计10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的对苯乙烯磺酸钠、0.05-0.1份的硅烷偶联剂、0.2-0.5份的氯化铝在0.2-0.5份引发剂的作用下共聚而成。所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷和异丁基三乙氧硅烷的一种或其组合。引发剂为过硫酸铵或过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。

该钻井液用抗高温抗盐包被剂的制备方法，包括如下步骤(所有物质均按重量份数计)：

1)向反应釜中加入100-120份的水，将10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的对苯乙烯磺酸钠、0.05-0.1份的硅烷偶联剂和0.2-0.5份的氯化铝加入到反应釜中，然后搅拌溶解得到混合水溶液；

2)调节步骤1中水溶液pH至8-12，之后通氮气维持10-20min；

3)向反应釜中加入0.2-0.5重量份引发剂，在20-60℃条件下，反应2-7h制得胶液；

4)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得钻井液用抗高温抗盐包被剂；

所述步骤1)中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷和异丁基三乙氧硅烷的一种或组合；

所述步骤2)中，用氢氧化钠或碳酸氢钠调节pH值；

所述步骤3)中，引发剂为过硫酸铵或过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。

本发明的钻井液用抗高温抗盐包被剂通过硅烷偶联剂在包被剂的有机大分子和无机铝离子之间架起“分子桥”，使铝离子很好的接到大分子上。包被剂大分子上引入三价铝离子，可以实现对粘土表面的快速吸附，达到强包被作用。

本发明的钻井液用抗高温抗盐包被剂的工作原理及有益效果是：该包被剂由丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、硅烷偶联剂和氯化铝在水溶液中共聚而成的一种多元共聚物，共聚物中含有磺酸基团、苯环等结构，这些结构具有很强的抗盐能力；磺酸基团属于抗高温水化基团，能够提高共聚物的热稳定性；刚性基团增加了分子链耐高温剪切的的破坏作用；此外，共聚物中含有三价铝离子，可以实现粘土表面的快速吸附，提高了共聚物的包被作用。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明，本发明中的物质均按重量份数计。

实施例1：

1)向反应釜中加入100份的水，将10份的丙烯酸、10份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2份的对苯乙烯磺酸钠、0.05份的乙烯基三乙氧硅烷和0.2份的氯化铝加入到反应釜中，然后搅拌溶解得到混合水溶液；

2)调节步骤1中水溶液pH至8，之后通氮气维持10min；

3)向反应釜中加入0.2份过硫酸铵，在60℃条件下，反应7h制得胶液；

4)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得钻井液用抗高温抗盐包被剂。

实施例2：

1)向反应釜中加入120份的水，将15份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、5份的对苯乙烯磺酸钠、0.1份的异丁基三乙氧硅烷和0.5份的氯化铝加入到反应釜中，然后搅拌溶解得到混合水溶液；

2)调节步骤1中水溶液pH至12，之后通氮气维持20min；