一种钻井液包被剂及其制备方法与流程

本发明涉及石油开采，特别涉及一种钻井液包被剂及其制备方法。

背景技术：

1、钻井液是钻井的“血液”，在钻井作业中起着非常重要的作用，而包被剂作为钻井液的关键处理剂之一，可以起到包被钻屑抑制其分散以维持钻井液性能稳定、吸附在井壁上维持井壁稳定的作用，能够减少钻井事故和钻井周期，降低钻井成本。

2、目前，钻井过程中，地层跨度大，地层岩性变化大，钻井液与地层作用时间长，容易导致缩径阻卡、垮塌扩径、渗漏等。相关技术中，油田钻井液体系中常用的包被剂为聚丙烯酰胺类包被剂，然而，该类包被剂中存在钾盐污染环境，并且具有溶速慢、抗剪切性能差和岩屑抑制分散效果差的问题。

3、因此，基于上述问题，亟需提供一种新的钻井液包被剂及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种钻井液包被剂，能够提供一种环保、溶速快、抗剪切性能好和岩屑抑制分散效果好的钻井液包被剂。

2、第一方面，本发明提供了一种钻井液包被剂，所述钻井液包被剂是以水相溶液、油相溶液和引发剂为反应原料通过反相乳液聚合法制备得到；其中，所述水相溶液包括丙烯酰胺类单体、阳离子单体、有机硅改变剂、增粘剂、助溶剂、抑制剂、丙烯酸钠和水，所述油相溶液包括白油和乳化剂；所述抑制剂为改性聚醚胺。

3、优选地，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或乙基丙烯酰胺中的至少一种；

4、所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；

5、所述有机硅改变剂为二甲基乙烯基硅醇、甲基二乙烯基硅醇、甲基乙烯基苯基硅醇中的至少一种；

6、所述增粘剂为全氟辛基乙基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸(n-甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯或3-全氟辛基-2-甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种；

7、所述助溶剂为十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、尿素或无水硫酸钠中的至少一种。

8、优选地，所述改性聚醚胺的制备方法如下：将聚醚胺、3-氯苯乙烯和催化剂搅拌混匀，经烷基化反应后得到所述改性聚醚胺；其中，所述催化剂为三氯化铝。

9、优选地，以重量份数计，聚醚胺为120-140份、3-氯苯乙烯为50-80份、催化剂为2-3份。

10、更为优选地，所述反应的温度为40-50℃，反应时间为1-2h。

11、优选地，所述乳化剂为多油酸聚甘油酯或n-聚氧乙烯基硬脂酰胺中的至少一种。

12、优选地，所述引发剂包括氧化剂、链增长剂和还原剂。

13、优选地，所述氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢或过氧化二异丙苯中的至少一种，所述链增长剂为二乙氨基乙醇、甲酸钠或十二烷基硫醇中的至少一种，所述还原剂为亚硫酸盐或焦亚硫酸盐中的至少一种。

14、更为优选地，所述氧化剂、所述链增长剂和所述还原剂的质量之比为(1-2)：(0.8-1)：(0.2-0.3)。

15、优选地，以质量份数计，各反应原料的含量如下：丙烯酰胺类单体为170-200份、阳离子单体为20-40份、有机硅改变剂10-15份、增粘剂为3-5份、助溶剂为2-15份、抑制剂为2-5份、丙烯酸钠200-300份和水为110-290份、白油为220-280份、乳化剂为20-35份、引发剂为0.2-2份。

16、第二方面，本发明还提供了一种上述任一项所述钻井液包被剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

17、(1)将丙烯酰胺类单体、阳离子单体、有机硅改变剂、增粘剂、助溶剂、改性聚醚胺抑制剂和丙烯酸钠加入水混匀，得到水相溶液；将白油和乳化剂搅拌乳化，得到油相溶液；

18、(2)向所述水相溶液中加入引发剂中的氧化剂和链增长剂混匀后，再加入油相溶液进行搅拌乳化，得到反相乳液；

19、(3)向所述反相乳液中加入引发剂中还原剂引发聚合反应，反应后得到所述钻井液包被剂。

20、优选地，在步骤(2)中，还包括将所述水相溶液的ph值调节至6.5～6.8的步骤。

21、优选地，在步骤(2)中，所述搅拌乳化的转速为300～500r/min，所述搅拌乳化的时间为30～60min。

22、优选地，在步骤(3)中引发聚合反应之前，还包括向反应体系中通入氮气的步骤；

23、在步骤(3)中引发聚合反应之后，还包括向反应体系中加入转相剂得到所述钻井液包被剂的步骤；其中，所述转相剂为烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

24、优选地，所述转相剂与所述丙烯酰胺类单体的质量之比为(20～28)：(170～200)。

25、优选地，所述聚合反应的引发温度为15-18℃，所述聚合反应的温度为35-40℃，时间为2-3h。

26、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

27、(1)本发明中，通过采用包含有机硅改变剂和改性聚醚胺抑制剂的水相溶液与油相溶液形成的油包水体系经反相乳液聚合制备钻井液包被剂；改性聚醚胺抑制剂能够与阳离子单体、有机硅改变剂、丙烯酰胺类单体等通过聚合反应形成大分子聚合物包被剂，改性聚醚胺抑制剂的加入不仅能够有效地抑制泥页岩水化，抑制黏土水化膨胀，增强包被剂的抑制性，并且能够增强包被剂的耐温和抗剪切性能，同时改性聚醚胺抑制剂中不含钾离子，具有较好的环境友好性；有机硅改变剂加入能够抑制页岩分散，提高岩屑的回收率，再加之助溶剂的添加，如此使得本发明中的包被剂兼具较为适宜的溶速、较好的抗剪切性和较高的岩屑回收率；

28、(2)本发明中的钻井液包被剂具有耐温抗剪切、溶速快、包被抑制效果好的优点，具体地，该包被剂在4万矿化度、230℃条件下，塑性粘度≥32mpa·s，动切力≥24pa，高剪切粘度保留率≥75％，聚合物岩屑回收率≥82％，溶解速度≤18s。

技术特征：

1.一种钻井液包被剂，其特征在于，所述钻井液包被剂是以水相溶液、油相溶液和引发剂为反应原料通过反相乳液聚合法制备得到；其中，所述水相溶液包括丙烯酰胺类单体、阳离子单体、有机硅改变剂、增粘剂、助溶剂、抑制剂、丙烯酸钠和水，所述油相溶液包括白油和乳化剂；所述抑制剂为改性聚醚胺。

2.根据权利要求1所述的钻井液包被剂，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的钻井液包被剂，其特征在于，所述改性聚醚胺的制备方法如下：将聚醚胺、3-氯苯乙烯和催化剂搅拌混匀，经烷基化反应后得到所述改性聚醚胺；其中，所述催化剂为三氯化铝。

4.根据权利要求3所述的钻井液包被剂，其特征在于，以重量份数计，聚醚胺为120-140份、3-氯苯乙烯为50-80份、催化剂为2-3份；

5.根据权利要求1所述的钻井液包被剂，其特征在于，所述乳化剂为多油酸聚甘油酯或n-聚氧乙烯基硬脂酰胺中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的钻井液包被剂，其特征在于，所述引发剂包括氧化剂、链增长剂和还原剂；

7.根据权利要求1所述的钻井液包被剂，其特征在于，以质量份数计，各反应原料的含量如下：

8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的钻井液包被剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，还包括将所述水相溶液的ph值调节至6.5～6.8的步骤；和/或

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明提供了一种钻井液包被剂及其制备方法，所述钻井液包被剂是以水相溶液、油相溶液和引发剂为反应原料通过反相乳液聚合法制备得到；其中，所述水相溶液包括丙烯酰胺类单体、阳离子单体、有机硅改变剂、增粘剂、助溶剂、抑制剂、丙烯酸钠和水，所述油相溶液包括白油和乳化剂；所述抑制剂为改性聚醚胺。本发明中的钻井液包被剂具有耐温抗剪切、溶速快、包被抑制效果好的优点，具体地，该包被剂在4万矿化度、230℃条件下，塑性粘度≥32mPa·s，动切力≥24Pa，高剪切粘度保留率≥75％，聚合物岩屑回收率≥82％，溶解速度≤18s。技术研发人员：钟华东,荣敏杰,刘华涛,许永升,于庆华,荣帅帅受保护的技术使用者：山东诺尔生物科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27