[发明专利]高性能环保水基钻井液用井壁稳定剂用聚合物

说明书

本发明涉及石油工业的油田化学领域，具体涉及高性能环保水基钻井液用井壁稳定剂用聚合物。该聚合物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元；其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元的摩尔比为1：(1.05‑3)：(0.5‑0.95)：(0.2‑0.9)。本发明提供的聚合物能够抑制页岩水化膨胀稳定井壁并无毒可降解的井壁稳定剂，此类井壁稳定剂能够有效提高岩石强度，抑制页岩水化膨在达到稳定井壁的效果。

技术领域

本发明涉及石油工业的油田化学领域，具体涉及高性能环保水基钻井液用井壁稳定剂用聚合物。

背景技术

近年来，国内外加速推进复杂油气的勘探开发，钻井深度不断增加，钻遇地层复杂程度逐渐上升，随之而来的是泥页岩地层井壁失稳问题日渐突出，从而钻井液井壁稳定性也被赋予了更高标准和要求。与此同时，随着石油工业高质量发展、环保理念进步以及环保要求日益严苛，钻井液技术被赋予了更高的环保要求。研发环保型钻井液处理剂，形成满足钻井工程技术要求和环境保护指标的钻井液体系已经成为当前钻井液技术研究的重要方向之一。

井壁失稳是最常见、最严重的钻井井下事故之一，在泥页岩地层钻井中尤为严重，平均每年解决井壁失稳问题花费将近10×10⁸美元。造成井壁失稳的主要原因是泥页岩井壁与钻井液中的自由水接触后引发的泥页岩水化、分散、剥落，使井壁岩石内聚力下降，强度大幅降低。油基钻井液、聚磺钻井液体系等具有良好的井壁稳定性，但这些钻井液体系含有多种金属元素(如汞、铜、铬、镉、锌和铅等)、环烷烃、芳香烃、磺化聚合物等对环境有害的物质，，会造成水源、土壤污染，重金属富集等一系列环境问题。所以，研发能有效稳定井壁的高性能环保水基钻井液体系已经成为研究重点与趋势。

研发能有效稳定井壁的高性能环保水基钻井液体系的关键在于研发性能优异的水溶性井壁稳定剂。室内研发以及井队现场应用的实际情况表明，常用的聚合物井壁稳定剂如聚合醇、两性离子包被剂等具有一定井壁稳定性能，但大都性能不够理想、分子量较大且毒性较高，应用于高密度水基钻井液等体系时会使钻井液体系粘度变高、流动性变差以及环境污染等问题。

发明内容

本发明的目的是能够抑制页岩水化膨胀稳定井壁并无毒可降解的井壁稳定剂，此类井壁稳定剂能够有效提高岩石强度，抑制页岩水化膨在达到稳定井壁的效果，为了实现上述目的，本发明一方面提供一种适用于井壁稳定剂的聚合物，该聚合物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元；其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元的摩尔比为1：(1.05-3)：(0.5-0.95)：(0.2-0.9)；

其中，R₁-R₇、R₁₀-R₁₂和R₁₃-R₁₅各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R₈-R₉和R₁₆选自C1-C8的烷基；M选自H或碱金属元素；L₁和L₂各自独立地选自C0-C6的亚烷基。

本发明第二方面提供一种适用于井壁稳定剂的聚合物的制备方法，该方法包括：在引发剂存在下，在含水溶剂中，将式(1’)所示的单体、式(2’)所示的单体、式(3’)所示的单体和式(4’)所示的单体进行聚合反应，其中，式(1’)所示的单体、式(2’)所示的单体、式(3’)所示的单体和式(4’)所示的单体的用量摩尔比为1：(1.05-3)：(0.5-0.95)：(0.2-0.9)；