一种钻井液用抗高温抗钙稀释剂及其制备方法与流程

本技术涉及钻井液降粘，特别涉及一种钻井液用抗高温抗钙稀释剂及其制备方法。

背景技术：

1、稀释剂是能够降低钻井液的粘度和切力、调节钻井液流变性能的化学剂。钻井液在使用过程中，钙侵会导致钻井液滤失量增加，粘度和切力急剧增加，流变性能变差。因此，常使用稀释剂来降低粘度和切力，使其具有适宜的流变性以及较低的滤失量，以满足钻井工程的需要。在钻井过程中随着地层深度的增加，井底的温度越来越高，传统的聚合物类稀释剂虽然能处理普通的钻井液污染，但是在遇到钙离子时候容易发生卷曲、失效，已经不能满足实际应用的需要。因此对稀释剂的性能提出了更高的要求，稀释剂不仅要满足传统钻井液的功能要求，又必须满足当前钻井中高温、钙污染的实际需要。故本技术提出一种钻井液用抗高温抗钙稀释剂及其制备方法。

技术实现思路

1、本技术的主要目的是提供一种钻井液用抗高温抗钙稀释剂及其制备方法，旨在解决现有的钻井液用稀释剂抗高温和抗钙污染性能较差的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提出了一种钻井液用抗高温抗钙稀释剂，按重量份计，包括以下组分：嵌段低聚物20份-40份、羟基柠檬酸盐20份-30份、羟甲基磺酸钠20份-30份、复配多元醇10份-20份、钛酸四丁酯5份-15份以及助溶剂5份-10份。

3、可选地，所述嵌段低聚物的化学结构式为：

4、

5、可选地，所述嵌段低聚物的制备步骤包括：

6、以氨丙基硅氧烷偶联剂和端羟基聚二甲基硅氧烷为原料，在催化剂的作用下，在80℃-90℃下反应4h-6h，合成氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷低聚物；

7、在聚(ε-己内酯)二醇中引入氨基三甲叉膦酸，再与氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷低聚物混合并在引发剂作用下，通过嵌段反应，得到产物，再依次用水、乙醇、丙酮和二氯甲烷进行洗涤，再在50℃-70℃下进行真空干燥，制备得到嵌段低聚物。

8、可选地，所述羟基柠檬酸盐包括羟基柠檬酸钠。

9、可选地，所述复配多元醇包括n-甲基二乙醇胺和氨丁三醇。

10、可选地，所述助溶剂为2-溴乙基异丁酸2-羟乙酯，所述助溶剂的制备步骤包括：

11、将丙烯酸乙酯和三乙基四胺混合并在常温下反应30min-60min，再升温至110℃-125℃继续反应1h-2h后，得到反应物；

12、将所述反应物溶于四氢呋喃溶液中，再在冰浴条件下加入2-溴异丁酰溴并反应4h-8h后，再在常温条件下反应6h-8h，经过滤、洗涤、烘干后，即得。

13、本技术还提出了一种钻井液用抗高温抗钙稀释剂的制备方法，包括以下步骤：

14、将嵌段低聚物超声分散于水中后，调节ph为7-9，再加入助溶剂进行搅拌，得到共聚物溶液；

15、在所述共聚物溶液中加入复配多元醇和钛酸四丁酯，加热的同时进行搅拌，得到反应液；

16、将所述反应液降温，并在搅拌状态下依次加入羟基柠檬酸盐和羟甲基磺酸钠，搅拌30min-50min后，进行保温，即得稀释剂。

17、可选地，所述将嵌段低聚物超声分散于水中后，调节ph为7-9，再加入助溶剂进行搅拌，得到共聚物溶液的步骤，包括：

18、将嵌段低聚物溶于水中并超声分散15min-30min后，加入氨水调节ph为7-9，再加入助溶剂进行搅拌1h-2h后，得到共聚物溶液。

19、可选地，所述在所述共聚物溶液中加入复配多元醇和钛酸四丁酯，加热的同时进行搅拌，得到反应液的步骤，包括：

20、在所述共聚物溶液中加入复配多元醇和钛酸四丁酯，于60℃-80℃条件下加热，并搅拌2.5h-3.5h，得到反应液。

21、可选地，所述将所述反应液降温，并在搅拌状态下依次加入羟基柠檬酸盐和羟甲基磺酸钠，搅拌30min-50min后，进行保温，即得稀释剂的步骤，包括：

22、将所述反应液降温至40℃-50℃，并在搅拌状态下依次加入羟基柠檬酸盐和羟甲基磺酸钠，搅拌30min-50min后，在50℃-60℃下保温6h-8h，即得稀释剂。

23、与现有技术相比，本技术至少包括以下有益效果中的一项：

24、本技术的稀释剂以嵌段低聚物、羟基柠檬酸盐、羟甲基磺酸钠、复配多元醇、钛酸四丁酯以及助溶剂为主要成分，嵌段低聚物聚合程度较低，分子量不高，可避免大分子的聚合物受到钙离子污染而发生卷曲、失效，且含硅聚合物能在黏土颗粒表面形成有效的护胶层，由于分子中的＝si-oh键能够和粘土颗粒表面的＝si-oh键缩合形成＝si-o-si＝键，从而形成牢固的化学吸附，使得稀释剂不易从粘土上脱附，并在粘土表面上形成一层甲基朝外ch3-si吸附层，使得吸附在粘土颗粒表面的硅烷化合物能够产生表面润湿反转作用，阻止和减缓粘土表面的水化作用，进而改善钻井液的流变性能，同时膦酸基团电离后形成的大量负离子可吸附于粘土颗粒边缘铝的位置上，即粘土颗粒带正电荷的边缘的“活性点”上，以增强该处的负电效应，形成负电保护，从而形成较厚的水化膜，使体系难以形成网架结构，同时，可以和粘土颗粒间产生离子交换，拆散粘土颗粒之间、粘土颗粒与其他聚合物间形成的结构，也就是可与已经吸附在粘土颗粒上的聚合物争夺吸附点，从而拆散聚合吸附在多个粘土颗粒上形成的网架结构，达到降粘效果；

25、羟基柠檬酸盐含有柠檬酸根离子，柠檬酸根离子可与钙离子形成稳定的大分子络合物，对于由钙离子污染而形成的钻井液增稠，通过沉淀大分子络合物进而去除钙离子，使得钻井液的粘度降低，从而降低钙离子带来的污染，相比于采用碳酸盐类除钙，如果碳酸盐类加量控制不当，容易造成碳酸根/碳酸氢根污染，反而导致钻井液的黏度、切力上升，相反的，柠檬酸根离子的添加不仅不会对钻井液产生负面影响，而且由于一个羟基柠檬酸盐分子中含有三个羧酸基团和羟基等水化基团，与金属离子结合，还有助于钻井液滤失量的降低；

26、羟甲基磺酸钠中含有磺酸基，磺酸基是一种强水化基团，-so3-基团中两个s-o的p-dπ键可提高-so3-基团的稳定性，而外界钙离子的侵入会大大提高-so3-基团共轭体系的自由能，因此能有效抵抗钙离子的污染，且磺酸基团还可以提高稀释剂的抗温能力，与钛酸四丁酯共用，可极大程度地提高稀释剂的耐高温性能，从而满足钻井中高温的需求；

27、复配多元醇中含有大量羟基，可在粘土颗粒表面形成吸附水化层，通过水化排斥作用来削弱粘土颗粒之间的边边连结和边面连结，从而拆散粘土的网架结构，降低钻井液的粘度和切力，取得降粘效果。且多元醇和多元醇胺由于形成了“氢键”，从而形成了一个具有类似水化作用的“屏障层”，进而阻止了黏土发生聚结，并阻碍了钙离子的入侵；

28、助溶剂具有较好的空间稳定作用，不仅可以促使其余组分混溶均匀，而且可以促进稀释剂在钻井液中的分散均匀性，进而提高钻井液的流变性，进一步增强降粘效果。

29、本技术的稀释剂具有优异的抗高温性能，抗温可高达220℃以上，且抗钙性能突出，对钙离子的络合能力较强，使钙离子难以对钻井液胶体产生破坏，从而有效降低高温、高钙钻井液的粘度，维持钻井液流变性能稳定，且该稀释剂为液体，可存在于钻井液的分散相中，避免了固相在钻进液中容易团聚的问题。