一种油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及钻井液，尤其涉及一种油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，油气资源勘探开发逐步发展为由浅层油气向深层、超深层，由常规油气藏向非常规油气藏转变。由于上述勘探开发的转变，钻探过程中经常钻遇大段盐膏层、泥页岩、页岩等复杂地层，迫使钻井工程面临了巨大的挑战。在钻探深井超深井、多分支井、大斜度定向井和水平井等复杂钻井中，油基钻井液依靠自身抗高温、抗盐钙侵、利于维持井壁稳定、润滑性优良和对油气层损害较小等特点，发挥了巨大的作用。

2、油基钻井液体系中最为重要的组分之——降滤失剂，主要作用是使钻井液在井壁上形成一层致密、有韧性、较薄的泥饼从而降低滤失量，维持井眼稳定并且能够减少工作液中的液固相侵入地层、伤害目的层，是油基钻井液配方中不可或缺的重量级处理剂。

3、目前，油基钻井液用降滤失剂种类较少，使用的降滤失剂多为有机改性后的腐殖酸与褐煤类产品，或者沥青类产品。

4、cn105586017a公开了一种油基钻井液用降滤失剂及其生产方法，对腐植酸进行表面改性，使腐植酸接枝上长碳链的烷基，所获得的产物具有亲油乳化性质，再与铵盐聚合得所需产品。具体操作为：一定量的褐煤、烧碱和水搅拌反应一段时间后抽提腐植酸溶液；得到的腐殖酸溶液与十八胺和十八烷基三甲基氯化铵制备接枝腐殖酸；油酸、二乙醇胺和浓盐酸制备脂肪酸酰胺；制备腐殖酸酰胺，经分散、过滤和烘干得产成品。

5、但是有机改性后的腐殖酸与褐煤类产品常存在与油基钻井液体系配伍性差、降滤失效果急剧下降等问题。

6、cn110330957a公开了一种油基封堵降滤失剂及其制备方法，其公开的油基封堵降滤失剂，包括如下重量份数的组分：沥青复配物35-45份、树脂料25-35份、烧碱3-7份、岩沥青20-25份、多功能复合剂2-3份、表面活性剂0.2-1.5份、有机硅4-6份、十二烷基二苯醚二磺酸钠2.5-4.5份。

7、但是沥青类降滤失剂存在着加量大，一般在3％以上，影响钻速，污染环境，影响钻井液流变性等缺陷。

8、因此，开发一种配伍性强、加量小、且环境友好的油基钻井液用降滤失剂将对深井、超深井、以及复杂井的勘探开发起到重要的作用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用，所述的降滤失剂性能稳定，适应性强，能满足各种复杂井况的钻井要求；所述降滤失剂降滤失效果良好，而且无毒具有良好环境可接受性和生物降解性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种油基钻井液用降滤失剂，所述降滤失剂的制备原料包括单体、引发剂、交联剂、含烯键的长链烷基脂类化合物、第一溶剂、第二溶剂和助剂。

4、本发明中，能够在钻井液体系中形成优质的水化膜，在此基础上引入含烯键的长链烷基脂类化合物能够使其在油基钻井液中更好的吸附钻井液体系中的粒子，提高降滤失能力。所述降滤失剂性能稳定，适应性强，能满足各种复杂井况的钻井要求；所述降滤失剂降滤失效果良好，而且无毒具有良好环境可接受性和生物降解性。

5、本发明中，所述含烯键的长链烷基脂类化合物中“长链”指的是碳原子个数大于8链段，例如10个、12个、14个、16个、18个等。

6、优选地，所述单体包括n-羟甲基丙烯酰胺(n-man)和/或甲基丙烯酸(maa)，进一步优选n-man和maa的组合。

7、本发明中，所述单体优选n-man和maa的组合的原因在于两种单体能够形成稳定优质的水化膜；仅使用n-man，会导致抗温性较差；仅使用maa，会导致无法形成水化膜。

8、优选地，以所述第一溶剂的总质量为100％计，所述n-羟甲基丙烯酰胺的质量百分数为30％-50％，例如32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％等。

9、优选地，所述n-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸的摩尔比为1：(1-1.5)，其中，1-1.5可以为1.1、1.2、1.3、1.4等。

10、优选地，所述引发剂包括过硫酸铵。

11、优选地，以所述第一溶剂的总质量为100％计，所述引发剂的质量百分数为1％-2％，例如1.2％、1.4％、1.6％、1.8％等。

12、优选地，所述交联剂包括二乙烯基苯。

13、本发明中，所述交联剂优选二乙烯基苯的原因在于：它是指在苯环上连接有两个乙烯基所形成的的分子，有邻、间、对二乙烯基苯三种同分异构体。均为无色液体，易聚合。它是二乙苯经过脱氢制得。它在共聚时能生成三维结构的不熔性聚合物。

14、优选地，以所述第二溶剂的总质量为100％计，所述交联剂的质量百分数为0.2％-1％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％等。

15、优选地，所述含烯键的长链烷基脂类化合物包括甲基丙烯酸十二醇酯和/或丙烯酸十八醇酯。

16、本发明中，所述含烯键的长链烷基脂类化合物优选甲基丙烯酸十二醇酯和/或丙烯酸十八醇酯的原因在于这两种化合物性能稳定，成本较低。

17、优选地，所述含烯键的长链烷基脂类化合物与n-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比1：(1-1.5)，其中，1-1.5可以为1.1、1.2、1.3、1.4等。

18、优选地，所述第一溶剂包括白油、正丁醇、异丁醇或环己烷中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：白油和正丁醇的组合，正丁醇、异丁醇和环己烷的组合，白油、正丁醇、异丁醇和环己烷的组合等。

19、优选地，所述第二溶剂包括四氢呋喃。

20、优选地，所述助剂包括乳化剂和/或助乳化剂。

21、优选地，以所述第一溶剂的总质量为100％计，所述助剂的质量百分数为3％-15％，例如4％、6％、8％、10％、12％、14％等等。

22、优选地，所述乳化剂包括op系列乳化剂，包括但不限于op-4、op-7、op-9、op-10、op-13、op-15、op-20、op-30、op-40或op-50中的任意一种或至少两种的组合。

23、优选地，以所述第一溶剂的总质量为100％计，所述乳化剂的质量百分数为4％-10％，例如5％、6％、7％、8％、9％等。

24、优选地，所述助乳化剂包括乙醇和/或丙醇。

25、优选地，以所述第一溶剂的总质量为100％计，所述助乳化剂的质量百分数为3％-5％，例如3.5％、4％、4.5％等。

26、优选地，所述制备原料还包括分散剂。

27、优选地，所述分散剂包括水。

28、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的降滤失剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

29、将单体、第一溶剂、助剂和引发剂混合，第一次反应，再将反应产物与第二溶剂、交联剂、含烯键的长链烷基脂类化合物混合，第二次反应，得到所述降滤失剂。

30、优选地，所述制备方法包括如下步骤：

31、(1)将第一溶剂和助剂混合，得到连续相；

32、将单体在分散剂中形成悬浮液；

33、(2)将连续相和悬浮液混合，在引发剂作用下，第一次反应后进行后处理；

34、(3)将步骤(2)所得的产物与第二溶剂、交联剂、含烯键的长链烷基脂类化合物混合，第二次反应，得到所述降滤失剂。

35、优选地，步骤(2)中，所述后处理包括破乳、过滤和干燥。

36、优选地，所述破乳采用的破乳剂包括石油醚。

37、优选地，步骤(3)中，所述第二次反应的方法包括反相微乳法。

38、优选地，步骤(3)中，先将步骤(2)所得的产物先与第二溶剂混合，再与交联剂、含烯键的长链烷基脂类化合物混合。

39、优选地，所述第二次反应的反应温度为50-90℃，例如55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃等。

40、优选地，所述第二次反应的反应时间≤48h，例如45h、40h、30h、20h、10h、5h、1h等。

41、作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

42、(1)将第一溶剂和助剂混合，得到连续相；

43、将单体在分散剂中形成悬浮液；

44、(2)将连续相和悬浮液混合，在引发剂作用下，第一次反应、破乳、过滤和干燥；

45、(3)将步骤(2)所得的产物先与第二溶剂混合，再与交联剂、含烯键的长链烷基脂类化合物混合，在50-90℃下聚合≤48h，得到所述降滤失剂。

46、第三方面，本发明提供一种油基钻井液，所述油基钻井液包括第一方面所述的降滤失剂。

47、优选地，所述油基钻井液按照重量份数包括如下组分：

48、

49、本发明中，所述乳化剂的重量份数为3-6份，例如3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份等。

50、所述有机土的重量份数为1.5-3.5份，例如2份、2.5份、3份等。

51、所述氧化钙的重量份数为2-5份，例如2.2份、2.4份、2.6份、2.8份、3份、3.5份、4份、4.5份等。

52、所述碳酸钙的重量份数为1.5-4份，例如2份、2.5份、3份、3.5份等。

53、所述降滤失剂的重量份数为0.1-4份，例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份等。

54、所述润湿剂的重量份数为0.5-2.5份，例如1份、1.5份、2份等。

55、所述加重剂的重量份数为100-200份，例如120份、140份、160份、180份等。

56、优选地，所述乳化剂由菜籽油类脂肪酸、四乙烯类材料、乙二胺类材料、二乙二醇醚类材料反应而成。所述乳化剂具有较强的乳化膜强度，乳化效率高，乳化稳定性好，同时乳化剂加量小。

57、优选地，所述油基钻井液还包括有机土。

58、优选地，所述有机土包括十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵或脂肪酸三元醇酯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：十二烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的组合，十六烷基三甲基溴化铵和脂肪酸三元醇酯的组合，十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪酸三元醇酯的组合等。

59、优选地，所述加重剂包括重晶石。

60、优选地，所述基础液包括白油和盐水。

61、优选地，以所述基础液的总体积为100份计，所述白油的体积为60-90份，例如65份、70份、75份、80份、85份等。

62、优选地，所述盐水包括质量百分数为70％-90％(例如75％、80％、85％等)的氯化钙溶液。

63、优选地，所述油基钻井液的制备方法包括如下步骤：

64、将基础液、乳化剂、氧化钙、碳酸钙、降滤失剂、润湿剂和加重剂混合，得到所述油基钻井液。

65、优选地，所述制备方法包括如下步骤：

66、将基础液依次与乳化剂、盐水、有机土、氧化钙、碳酸钙、降滤失剂、润湿剂和加重剂混合，得到所述油基钻井液。

67、优选地，所述混合的转速为10000-15000rpm，例如11000rpm、12000rpm、13000rpm、14000rpm等。

68、优选地，所述混合的时间各自独立地为10-30min，例如15min、20min、25min等。

69、第四方面，本发明提供一种根据第一方面所述的降滤失剂或第三方面所述的油基钻井液在油气资源勘探开发中的应用。

70、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

71、(1)本发明中，所述的降滤失剂性能稳定，适应性强，能满足各种复杂井况的钻井要求；所述降滤失剂降滤失效果良好，而且无毒具有良好环境可接受性和生物降解性。

72、(2)本发明所述的降滤失剂形成的油基钻井液，表观粘度在32.5-43mpa·s之间，塑性粘度在26-37mpa·s之间，动切力在5.5-9pa之间，动塑比在0.2-0.27之间，高温高压滤失量在3.5ml以下，中温中压滤失量在2.8ml以下。