[发明专利]改性壳聚糖作为页岩抑制剂的应用和抗温环保型水基钻井液的应用

说明书

技术领域

本发明涉及石油工业的钻井领域，具体地，涉及一种改性壳聚糖作为页岩抑制剂的应用和抗温环保型水基钻井液的应用。

背景技术

随着人类生活水平的提高，人类对能源的消费日益增长。传统常规能源的开采难以满足人们的消费需要。页岩气等非常规资源的勘探开发越来越重要。美国页岩气的商业化的开采，极大了带动了全球的非常规能源的开采热潮。近期，国内也高度重视页岩气等非常规能源的开采。目前国外页岩气的开采约70％应用油基钻井液和30％应用水基钻井液，然后国内几乎全部应用油基钻井液。油基钻井液的应用存在严重环境污染问题。环境问题已经引起各国的重视，油基钻井液在未来的应用有可能面临被禁用的危险，因此水基钻井液是未来钻井液的发展方向。

页岩是一种沉积岩、质硬性脆、渗透率低、纳微米孔隙发育丰富。页岩气大量富集于页岩中。在钻井过程中，一方面由于油气层的黏土矿物发生水化膨胀、分散运移、溶蚀分散，从而对储层造成不可修复的伤害；另一方面，钻井液进入油气层将造成水锁、乳化、润湿反转和化学沉淀。针对页岩的成藏特征，传统的开采方式无法满足页岩气的开采。页岩气的开发以浅层大位移井、丛式水平井布井为主。由于页岩的纳微米孔隙发育丰富，在长水平段钻井过程，易于导致井漏、坍塌、缩径、卡钻等钻井问题，井壁稳定问题成为制约水基钻井液发展的瓶颈。

对于水基钻井液来说，保证页岩的井壁稳定关键在于提高钻井液抑制能力。其中，抑制剂是首选的一种提高水基钻井液的抑制能力的添加剂。目前，抑制剂有很多工业产品，国内外使用的页岩抑制剂大多数为聚胺类页岩抑制剂，其具有抑制效果好、低毒、配伍性好，但其耐温能力较差；而其他具有耐温能力的页岩抑制剂的页岩抑制效果又较差，抑制时间较短，并且多为不易分解的聚合物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的页岩抑制剂难以兼具良好的抑制效果和耐温性能的缺陷，提供一种兼具良好的抑制效果和耐温性能的且环保的改性壳聚糖作为页岩抑制剂的应用和抗温环保型水基钻井液的应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种改性壳聚糖作为钻井液中的页岩抑制剂的应用，所述改性壳聚糖具有下式(1)所示的改性基团：

式(1)

其中，R¹-R³各自独立地选自C1-C8的烷基，R⁴选自未取代的或羟基取代的C1-C8的亚烷基。

本发明还提供一种水基钻井液在油气钻井中的应用，所述水基钻井液含有改性壳聚糖作为页岩抑制剂，所述改性壳聚糖具有下式(1)所示的改性基团：

式(1)

其中，R¹-R³各自独立地选自C1-C8的烷基，R⁴选自未取代的或羟基取代的C1-C8的亚烷基。

本发明将上述改性壳聚糖作为页岩抑制剂应用于油气钻井中，特别是页岩气钻井中，能够获得优良的抑制效果，且该改性壳聚糖具有良好的耐温性能，能够长时间地在较高的温度下保持较高的抑制作用，并且该改性壳聚糖具有壳聚糖的可生物降解性，属于环境友好型的页岩抑制剂。因此，通过采用本发明的改性壳聚糖作为页岩抑制剂能够在高温页岩钻井过程中能很好地抑制页岩的水化分散、膨胀运移等，并且不会对环境造成污染。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明中，页岩抑制剂是指钻井过程中，在钻遇页岩层及粘土矿物含量较高的层段时，由于黏土本身易水化、膨胀、分散、运移的特性，常常造成钻井过程中的井壁失稳、坍塌等问题，而页岩抑制剂就是通过静电吸附与离子交换阻止页岩及黏土矿物水化膨胀，防止井壁坍塌的化学试剂。

本发明提供一种改性壳聚糖作为钻井液中的页岩抑制剂的应用，所述改性壳聚糖具有下式(1)所示的改性基团：

式(1)

其中，R¹-R³各自独立地选自C1-C8的烷基，R⁴选自未取代的或羟基取代的C1-C8的亚烷基。