[发明专利]一种抗钙抗高温钻井液降滤失剂及其制备方法

说明书

本发明涉及石油天然气钻井液领域的一种抗钙抗高温钻井液降滤失剂及其制备方法。所述抗钙抗高温钻井液降滤失剂，包含以重量份计的以下组分：水100份；乙烯基磺酸单体22～38份，优选30～35份；丙烯酰胺20～35份，优选22～27份；马来酰胺酸类单体2～10份，优选3～7份；阳离子乙烯基单体1～5份，优选1～3份；本发明所述抗钙抗高温钻井液降滤失剂在高浓度钙离子条件下对粘土颗粒具有较好的护胶作用，可形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，降低含高钙离子的钻井液的滤失量，可用于高达150℃的高钙盐的钻井液体系。所述方法具有工艺简单，不使用分子量调节剂，成本低，产率高，低排放等特点。

技术领域

本发明涉及石油和天然气钻井液领域，更进一步说，涉及一种抗钙抗高温钻井液降滤失剂及其制备方法。

背景技术

随着深井、超深井、复杂井的勘探开发日益增多，钻井液高温稳定性、小分子(I价、II价金属)电解质耐受能力、复杂固相控制等，成为钻井液性能提升的重要研究方向。例如，钻遇深部盐膏层、破碎地层以及高压盐水层等，在高温和高浓度高价金属离子的共同作用下，钻井液性能恶化乃至失效频发，影响施工安全。现场应用和室内研究结果表明，钻井液失效的关键原因是处理剂性能不足。

降滤失剂是钻井液核心处理剂之一，其主要作用在于促进钻井液在井壁上形成低渗透率、薄而致密的滤饼，进而减少滤液向地层侵入，降低泥页岩水化膨胀的发生几率，实现井壁稳定。现有的大部分降滤失剂，包括天然改性类和合成类，当Ca²⁺、Mg²⁺等游离的高价离子存在时，都会与其发生不可逆的强相互作用，在高温条件下这种相互作用更为剧烈，导致处理剂分子发生基团变异、构象破坏，更甚至发生主链断裂，严重影响其效用。

近年，国内外围绕降滤失剂的抗高温抗盐性能开展了大量研究。主要采用含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体调整聚合物降滤失剂的链结构，通过侧基官能团上的两个甲基取代基以及磺酸基团等有效提高了产品的抗温抗盐钙性能。

王中华等开发的AMPS/AM/AN三元共聚物、AMPS/IPAM/AM三元共聚物以及AMPS/DEAM二元共聚物(王中华.AMPS/AM/AN三元共聚物降滤失剂的合成与性能[J].油田化学，1995，12(4)：367-369.)(王中华.钻井液降滤失剂P(AMPS-IPAM-AM)的合成与评价[J].钻井液与完井液，2010，27(2)：10-13.)(王中华.抗钙钻井液降滤失剂P(AMPS-DEAM)聚合物的合成[J].精细与专用化学品，2010，18(4)：24-28.)，在含钙钻井液中均具有很好的抗温降滤失性能；申请号为CN201410777862.5的中国专利公开了一种由AMPS、AA、AM、DMDAAC共聚的钻井液用抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法，分子量的大幅增加，使得其包被性、抑制性、热稳定性与抗盐钙污染能力得到较大的提高。蒋官澄等(蒋官澄，刘凡，任妍君，等.抗高温抗高钙降滤失剂DF-1的研制与评价[J].油田化学，2015，32(1)：1-6.)引入纳米二氧化硅(nano-SiO₂)合成了钻井液降滤失剂P(AM-AMPS-AA-DMDAAC)/nano-SiO₂，耐温、抗盐、抗钙性能良好。但国内目前的降滤失剂只能在150℃下Ca²⁺含量1.4×10⁴mg/L以内有效控制滤失量，缺乏在更高钙离子含量下具有更高抗温能力的降滤失剂，而且对相对分子质量控制不足，往往过高引起钻井液静结构力过强，不利于高温高密度钻井液流型控制。

发明内容