[发明专利]一种水基钻井液用抑制剂及其制备方法

说明书

本案涉及一种水基钻井液用抑制剂及其制备方法，利用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯基磺酸化合物、2‑亚甲基‑1,3‑二氧庚烷聚合得到产物A；在腐殖酸粉末表面接枝N‑乙烯基己内酰胺和丙烯酸羟乙酯并形成纳米胶束(产物B)；将膨润土粉与沥青混合喷雾造粒，之后分散在去离子水中，加入羟乙基纤维素搅拌均匀，随后加入产物A和产物B，快速搅拌即得水基钻井液用抑制剂。本案产物A与产物B混合时的配伍性好，通过产物A的空间网状结构以及产物B的纳米胶束结构的协同作用，与膨润土/沥青粉末紧密吸附，部分聚合物链插入到膨润土层状结构之中，形成稳定的复合抑制剂，除了保证抑制的完全性，还具有耐高低温和抗盐性。

技术领域

本发明涉及石油钻井助剂技术领域，具体涉及一种水基钻井液用抑制剂及其制备方法。

背景技术

石油钻井技术是石油勘探、开发的一个至关重要的环节和手段。随着钻井技术日益精进，对钻井过程中的钻头、钻井液等都提出了更高的标准要求。其中，钻井液又称冲洗液，目前使用较为广泛的是油基钻井液和水基钻井液。在钻井液配制和处理过程中又需要使用到各种添加剂，根据功能不同，可以分为封固剂、稳定剂、分散剂、堵漏剂、润滑剂、降滤失剂以及页岩抑制剂等等。

井壁不稳定的根本是物理化学因素与力学因素共同作用导致的结果，但其实质是力学不稳定。需要根据所钻地层的破裂压力及坍塌压力来科学地制定钻井液密度以维持井壁的稳定。目前，钻井液的护壁防塌作用有多重多样途径和方法，如密度支撑、封堵防透、抑制水化等。

在钻井液钻进页岩气页岩地层时，能有效抑制页岩气页岩的水化膨胀，进而防止水化膨胀引起的井壁坍塌等称为抑制剂。从水基钻井液页岩抑制剂的发展来看，应用最早且最为广泛的方法就是使用高浓度盐，然而盐的配伍性较差且用量较多易造成生态系统紊乱。因此，一些采用聚合物与氯化钾盐协同使用来提高钻井液抑制水平越来越多。但是，这类复合抑制剂抑制不完全仍然会导致页岩表面膨胀。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种水基钻井液抑制剂，通过可降解的两性离子聚合物、改性腐殖酸以及膨润土/沥青粉末三者之间的协同作用，来提高水基钻井液的抑制水化作用。

为实现上述目的，本案提供如下技术方案：

一种水基钻井液用抑制剂的制备方法，包括如下步骤：

1)在反应瓶中加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯基磺酸化合物、2-亚甲基-1,3-二氧庚烷混合均匀，加入过氧化苯甲酰和溶剂量的N,N-二甲基甲酰胺，冷冻抽真空-解冻充氮重复三次，密闭反应瓶，升温至70-80℃，搅拌4-5h，得产物A；

2)将腐殖酸粉碎研磨并过100目筛，取腐殖酸粉末与氢氧化钠固体混合，加水使总的固含量为50％，升温至80℃搅拌1h；降温至室温，加入5wt％十二烷基苯磺酸钠，加入过硫酸钾和四氢呋喃，随后缓慢滴加N-乙烯基己内酰胺和丙烯酸羟乙酯，搅拌反应12h得产物B；

3)将膨润土粉碎过筛，将十二烷基苯磺酸钠、聚丙三醇和粉碎后的膨润土粉末加入到沥青中快速搅拌混合均匀，之后通过喷雾造粒形成膨润土/沥青粉末；

4)取膨润土/沥青粉末分散在去离子水中制成10wt％的水分散液，加入膨润土/沥青粉末质量5％的羟乙基纤维素，搅拌均匀，随后加入产物A和产物B，用高速搅拌机快速搅拌2h，即得水基钻井液用抑制剂。

进一步地，所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯基磺酸化合物、2-亚甲基-1,3-二氧庚烷和过氧化苯甲酰的摩尔比为50～100:50～100:100～200:0.5。

进一步地，腐殖酸粉末与氢氧化钠的质量比为40～50:1；N-乙烯基己内酰胺、丙烯酸羟乙酯和过硫酸钾的摩尔比为1:1:0.01，N-乙烯基己内酰胺和丙烯酸羟乙酯的总质量为腐殖酸粉末质量的3-5倍。