[发明专利]具有核壳结构的降滤失剂及其制备方法与应用以及水基钻井液

说明书

本发明涉及油田化学领域，公开了一种具有核壳结构的降滤失剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将溶剂、乳化剂‑1和助乳化剂混合得到连续相；(2)将含有多种聚合物单体的水溶液、乳化剂‑2、氯化钙、碳酸钠和硅烷偶联剂配制成悬浮液；(3)将所述悬浮液与所述连续相混合为乳液；(4)在氧化剂和还原剂存在下，将所述乳液进行反应，得到的产物经破乳、过滤、滤饼洗涤干燥后得到所述降滤失剂。在4％w/v膨润土基浆中加入1％w/v所述降滤失剂，所得到的浆液在220℃热滚16h后的中压滤失量不高于10.6mL，中压滤失量相对于所述膨润土基浆的降低率不低于79.62％，抗NaCl≥30％，抗CaCl₂≥1％。

技术领域

本发明涉及油田化学领域，具体涉及一种具有核壳结构的抗高温、抗盐、抗钙性能优良的水基钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用以及水基钻井液。

背景技术

随着地层深度的増加，地层温度也越来越高，并且在钻井过程中，经常会遇到含盐含膏等高矿化度地层。聚合物降滤失剂分子主要通过侧链上的功能性基团与粘土颗粒作用，保证钻井液的稳定性与多级分散性，从而使钻井液在钻井过程中可以形成致密、低渗的泥饼，降低钻井液的滤失量。但钻井液中无机盐的存在会严重影响功能性基团与粘土颗粒的作用，导致聚合物降滤失性能的减弱甚至丧失。降滤失剂作为钻井液处理剂，往往需要在高温高压高矿化度的严苛环境下，仍然能够保持较好的降滤失效果。虽然目前降滤失剂的种类很多，但同时具备抗高温、抗盐和抗钙性能的降滤失剂却不常见。

近年来，为了改善水基钻井液在高温高矿化度条件下的降滤失效果，开展了大量研究，并取得了一定的研究成果。但仍需进一步改进聚合物降滤失剂的综合抗温、抗盐、抗钙性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决水基钻井液用降滤失剂在抗温、抗盐和抗钙性能方面不足的问题，提供一种具有核壳结构的降滤失剂及其制备方法与应用以及水基钻井液。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种具有核壳结构的降滤失剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将溶剂、乳化剂-1和助乳化剂混合得到连续相；

(2)将含有多种聚合物单体的水溶液、乳化剂-2、氯化钙、碳酸钠和硅烷偶联剂配制成悬浮液；

(3)将所述悬浮液与所述连续相混合为乳液；

(4)在氧化剂和还原剂存在下，将所述乳液进行反应，得到的产物经破乳、过滤、滤饼洗涤干燥后得到所述降滤失剂。

本发明第二方面提供一种本发明的制备方法制得的降滤失剂。

本发明第三方面提供本发明的降滤失剂在高温高盐高钙钻井环境下的应用。

本发明第四方面提供一种水基钻井液，包含本发明的降滤失剂。

通过上述技术方案，本发明将有机材料与无机材料相结合作为水基钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂，不仅具有较好的滤失性能，其抗温、抗盐、抗钙性能也显著提高，拓宽了降滤失剂在高温钻井中的应用范围，另外，本发明利用无机材料作为骨架，有效提高了聚合物的结构刚性。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

(1)与传统的天然聚合物降滤失剂相比，本发明所述的降滤失剂具有较好的降滤失性能，在4％w/v膨润土基浆中加入1％w/v所述降滤失剂，所得到的浆液在220℃热滚16h后的中压滤失量不高于10.6mL，中压滤失量相对于所述膨润土基浆的降低率不低于79.62％，抗NaCl≥30％，抗CaCl₂≥1％。

(2)与传统的降滤失剂相比，本发明所述的核壳结构的降滤失剂的抗温性能显著提高，该降滤失剂具有刚性无机材料作为内核，抗温能力≥220℃，而传统的天然聚合物降滤失剂的抗温能力≤150℃。