[发明专利]钻井液用纳米纤维-黄原胶复合物提粘提切剂及制备方法

说明书

钻井液用纳米纤维‑黄原胶复合物提粘提切剂，由阳离子纳米纤维素55～60％、分散剂13～15％、无机盐6.5～11％、黄原胶18～20％构成；本发明先将甘蔗残渣烘干、粉碎、提纯、强酸化、透析，制备出阳离子纳米纤维；在此基础上与黄原胶及无机盐相结合，形成纤维和球状天然聚合物的复合提粘提切剂，二者具有一定的协同作用，能同时提高钻井液的粘度和切力。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种钻井液用纳米纤维-黄原胶复合物提粘提切剂及制备方法。

背景技术

钻井过程中，钻遇很多复杂地层，加入钻井液的目的主要是携带碾碎的岩屑，其次，可以有效润滑和冷却钻具，加快钻井速度。但是，如果钻井液的粘度不足，则会导致钻屑携带能力不足，导致机械钻速降低；在修井或者其他非作业时间内，如果钻井液的悬浮能力不足，则会导致钻井液中的固相，特别是重晶石和钻屑快速沉降到井眼底部，导致起下钻困难，有时甚至导致埋钻具事故的发生。因此，应该保持钻井液具有足够的粘度和切力，使其在钻井过程中有效携带钻屑，在静置时保持足够的悬浮力，保持钻井液的性能稳定。为了提高钻井液粘度和切力，一般在钻井液中加入黏土，黏土水化后，会形成一定的卡房式结构，从而提高钻井液的粘度和切力。但是，如果黏土含量过高，则会引起起下钻困难，泵压过高等问题。而且，在储层中钻进时，为了减少对储层的伤害，尽量减少黏土等亚微米固相颗粒的含量，因此，有可能采用低固相或者无固相钻井液来钻井，此时黏土含量受到了严格控制。此时，需要提高钻井液的粘度和切力，需要加入抗高温聚合物，聚合物在钻井液中伸展、膨胀，相互缠绕，从而提高钻井液的液相粘度，然而，由于其结构较弱，大多数的聚合物对钻井液切力贡献不大，王栋等(无固相钻井液抗高温增粘剂WTZN的研究与应用，特种油气藏，2005,12(2))从两种乙烯单体出发，加入引发剂，合成出抗高温增粘剂WTZN，在甲酸盐中的表观粘度可增加至30mPa.s，抗温至150℃，但是其动切力只有6Pa，切力过小，对钻屑的携带和悬浮作用不够。田发国等人(钻井液增粘提切剂YF-01的研制，精细石油化工进展，2009,10(3))采用AM/AMPS/DMDAAC三单体，通过自由基聚合合成出增粘提切剂YF-01，该聚合物可将钻井液的表观粘度从56mPa.s提高至211mPA.s，初切力从4.078Pa提高至12.365Pa，终切力从4.699Pa提高至13.897Pa，取得了一定效果。张领宇等人(钻井液用超分子增黏提切剂-ZJA的研发与评价，现代化工，2016，36(1))采用超分子和高分子化学的原理，通过复合引发研发了AM/AMPS/DMDAAC三元共聚物，4％淡水基浆的表观黏度从9.0mPa.s提高到30.5mPa.s，动塑比从0.5mPa.s提高到1.77mPa.s，但其悬浮能力还是不足。最近，张县民等人(无土相水基钻井液超分子增黏提切剂的研制，特种油气藏，2017，24(2))采用

AM/AMPS/DAC/S四种单体，采用K₂S₂O₈和NaHSO₃复合引发剂引发，再加入一定量的CTAB，合成出阳离子四元共聚物CZN，这种聚合物具有一定的剪切稀释性。综上，在目前所有的增粘提切剂都是三元或者四元共聚物，但这些共聚物的共同特点是具有较好的提粘作用，但提切作用有限，而且抗温能力有限，一般仅能抗温至150℃。

黄原胶是一种汉生胶，黄单胞多糖，一般经由好氧野油菜黄单胞菌发酵而成，在钻井液中主要用作增稠剂，但是由于其自身的抗温性和抗盐性较差，使其应用受到限制。

纳米纤维是一种新型的纤维材料，主要来源于木材、植物、海洋生物、