[发明专利]一种强抑制水基钻井液及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种强抑制水基钻井液及其合成方法和应用，所述钻井液包括水、两性离子聚合物、无水氯化钙、土相、流型调节剂，其中，以水的重量为基准，两性离子聚合物用量为水用量的0.5‑5wt%，无水氯化钙用量为水用量的20‑70wt%，土相用量为水用量的0‑6wt%，流型调节剂用量为水用量的0.1‑0.4wt%。本发明还提供一种水基钻井液合成方法与应用。本发明钻井液通过氯化钙与两性离子聚合物的协同作用，使钻井液具有优良的流变性能、滤失控制性能、抑制性能、封堵性能、润滑性能。 1

主权项

1.一种水基钻井液，其特征在于所述钻井液包括水、两性离子聚合物、无水氯化钙、土相、流型调节剂，其中，以水的重量为基准，两性离子聚合物用量为水用量的0.5‑5wt%，无水氯化钙用量为水用量的20‑70wt%，土相用量为水用量的0‑6wt%，流型调节剂用量为水用量的0.1‑0.4wt%，所述两性离子聚合物为N,N‑二甲基烯丙基丙磺酸盐/丙烯酰胺二元共聚物。

2.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述两性离子聚合物用量为水用量的1.5‑3wt%，无水氯化钙用量为水用量的30‑60wt%，土相用量为水用量的1.5‑4wt%，流型调节剂用量为水用量的0.2‑0.3wt%。

3.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述土相为钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒石、海泡石中的一种或几种。

4.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述流型调节剂为黄原胶，瓜尔胶、文莱胶中的一种或几种。

5.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述两性离子聚合物通过如下步骤制备：（1）首先分别称取摩尔比为2:1～8:1的N,N‑二甲基烯丙基胺和1，3‑丙磺酸内酯，并向N,N‑二甲基烯丙基胺中加入1，3‑丙磺酸内酯，然后在10～60℃的温度下反应0.5～4h，最后经过滤、抽提、干燥制得N,N‑二甲基烯丙基丙磺酸盐；（2）按照（5～2）：（5～8）的摩尔比分别称取步骤（1）的得到的N,N‑二甲基烯丙基丙磺酸盐和丙烯酰胺，加入溶剂溶解后通入N₂除氧反应0.5～1h，同时升温至50～70℃，恒温5～10min后加入引发剂反应4～6h，反应后得到凝胶状固体，用丙酮沉淀得白色沉淀物；（3）将步骤（2）得到的沉淀物在100～120℃下干燥16～24h后粉碎，得两性离子聚合物。

6.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1）中N,N‑二甲基烯丙基胺和1，3‑丙磺酸内酯的摩尔比为3:1～5:1。

7.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1）中1，3‑丙磺酸内酯滴加到N,N‑二甲基烯丙基胺中或者直接一次性加入到N,N‑二甲基烯丙基胺中。

8.按照权利要求7所述的水基钻井液，其特征在于：采用直接一次性加入时称取的N,N‑二甲基烯丙基胺和1，3‑丙磺酸内酯摩尔比为5:1～8:1。

9.按照权利要求7所述的水基钻井液，其特征在于：采用滴加方式时N,N‑二甲基烯丙基胺和1，3‑丙磺酸内酯摩尔比为2:1～5:1。

10.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1）中所述抽提溶剂选用甲醇或乙醇，所述抽提时间为1～3h。

11.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（2）中所述溶剂为去离子水或者盐水，所述盐水中加入的NaCl浓度为0～0.5mol/L，加入溶剂后单体总质量浓度为20%～40%。

12.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（2）中使用的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中任一种，所述引发剂用量占单体总质量0.4%～0.7%。

13.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述钻井液包括页岩抑制剂，所述页岩抑制剂用量为水用量的0.1‑2wt%。

14.按照权利要求13所述的水基钻井液，其特征在于：所述页岩抑制剂用量为水用量的1‑2wt%。

15.按照权利要求13所述的水基钻井液，其特征在于：所述页岩抑制剂为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇丙二醇嵌段聚合物中的一种或几种。

16.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述钻井液包括加重剂，所述加重剂为重晶石、石灰石、赤铁矿，方铁矿，氧化铁，碳酸镁中的一种或几种，根据钻井液密度的要求来决定加入量。

17.权利要求1至16中任一权利要求所述的水基钻井液在钻井过程中的应用。

18.权利要求1至16中任一权利要求所述水基钻井液的制备方法，包括如下内容，首先按照比例分别称取水、两性离子聚合物、无水氯化钙、土相、流型调节剂，然后向水中加入土相，充分水化或分散后，加入流型调节剂，高速搅拌使其充分溶解后加入无水氯化钙，加入无水氯化钙后温度上升，待降至室温后加入两性离子聚合物，高速搅拌分散后静置养护24～48h，得到钻井液。