[发明专利]一种高效石油钻井液及其制备方法

说明书

本案涉及一种高效石油钻井液及其制备方法，包括如下成分：水、膨润土、氯化钾、改性纤维素降滤失剂、封堵材料和加重剂；其中，所述改性纤维素降滤失剂是以纤维素为核，季铵盐为壳制得的降滤失剂；所述封堵材料为碳纳米管‑聚丙烯腈复合纳米纤维封堵材料。本发明提供的高效钻井液，各成分配比合理，改性纤维素降滤失剂独特的核壳结构和聚合物链中含有丰富的羧基、磺酸基等功能性基团，使其抗高温抗盐效果好，有效降低钻井液的滤失量；纳米纤维材料有效解决微小孔隙的漏失问题，同时苯乙烯与丙烯腈聚合提供刚性基团，提高承受能力，能够进行不同程度裂缝的封堵作业；本发明的钻井液在含煤地层条件下的流变性、稳定性、封堵性和抑制性等方面性能优。

技术领域

本发明涉及石油钻井液技术领域，具体为一种高效石油钻井液及其制备方法。

背景技术

石油是深埋在地下的流体矿物，是重要的能源和化工原理。然而石油资源是有限的，因此，提高石油的开采收率具有十分重要的意义。石油开采过程中，通常要使用到钻井液，钻井液的主要作用是把井底的岩屑携带至地面，保持井底清洁，在井壁形成滤饼，防止对油气层的污染和井壁坍塌。

钻井液分为水基钻井液和油基钻井液两大类，其中水基钻井液因环保、成本低等优点使用最为广泛。但水基钻井液也存在热稳定性差、润滑防卡能力不足、抗污染性差、维护处理工作繁琐等不足。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种安全、高效，具有较强的降滤失和防堵性能的水基钻井液。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效石油钻井液，包括如下成分：水、膨润土、氯化钾、改性纤维素降滤失剂、封堵材料和加重剂；其中，所述改性纤维素降滤失剂是由黄原酸酯和羧甲基纤维素为起始原料制得大分子RAFT试剂，利用该大分子RAFT试剂与2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯进行乳液聚合，随后在乳液聚合体系中加入N,N-二甲基环氧丙基十二烷基氯化铵，制得的改性纤维素降滤失剂。

进一步地，所述改性纤维素降滤失剂的制备步骤如下：

1)在反应瓶中加入乙基黄原酸钾和丙酮，搅拌使其溶解，向反应瓶中逐滴滴加等摩尔的2-溴丙酸，室温下搅拌反应2h，用乙酸乙酯萃取分离出有机相，旋蒸除去乙酸乙酯，干燥得黄原酸酯；

2)将所述黄原酸酯加入到反应瓶中，加入三氯甲烷使其溶解，向其中分别缓慢滴加N,N-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的三氯甲烷溶液得到混合溶液，将该混合溶液缓慢滴加至羧甲基纤维素的三氯甲烷溶液中，室温下搅拌反应48h，反应结束后将该反应液置于冷无水乙醇中结晶，过滤出固体真空干燥，得大分子RAFT试剂；

3)按比例向水中依次加入引发剂、乳化剂、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯搅拌均匀后得到混合溶液，充入氮气，在氮气氛围下升温至60-70℃，加入所述大分子RAFT试剂，氮气保护下搅拌反应2-3h，随后冷却至室温得到聚合物乳液；

4)将N,N-二甲基环氧丙基十二烷基氯化铵溶于水中，随后逐滴滴加至所述聚合物乳液中，用盐酸和氢氧化钠溶液调节乳液体系的pH至8-9，升温至80℃反应8h；

5)反应完成后，冷却至室温，透析，冷冻干燥，得到改性纤维素降滤失剂。

进一步地，所述羧甲基纤维素、黄原酸酯、N,N-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的质量比为1:1～5:1～5:0.1～0.5。

进一步地，所述大分子RAFT试剂与2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、引发剂、乳化剂的摩尔比为1:50～100:50～80:60～100:0.1～0.5:0.1～0.5；所述N,N-二甲基环氧丙基十二烷基氯化铵与丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:1。