钻井液用抗温抗盐降滤失剂及其制备方法和应用方法与流程

本发明涉及降滤失剂生产，具体为钻井液用抗温抗盐降滤失剂及其制备方法和应用方法。

背景技术：

1、降滤失剂是钻井液中的关键处理剂，主要用于减少钻井液在钻井过程中的滤失量，在维护钻井液性能稳定，保障钻采安全高效，保护储层、油层等方面起着非常关键的作用 。在钻井液中，降滤失剂面临的一个重要问题是抗温抗盐性能差，尤其在高温高盐条件下，传统聚合物降滤失剂的性能会受到严重影响。

2、在高温高盐条件下，降滤失剂的性能问题主要表现在几个方面：首先，高温会导致聚合物降解或交联，引起增稠、胶凝、固化成型或减稠等流变性恶化问题，造成钻井液体系的不稳定性；其次，高盐环境下，聚合物的抗盐性能不足会导致钻井液中的黏土颗粒聚结变大，表面积减小，黏土颗粒的分散受到抑制，从而增加了钻井液的滤失量。并且，降滤失剂应用于钻井液时，多与包被抑制剂一同使用，高温高盐条件也会对包被抑制剂的性能产生影响（特别是市面上使用较多的含有酰胺基团的包被抑制剂），可能会导致其发生分解或降解，导致其效能降低，进而影响到钻井液的性能。

3、中国专利申请cn111875758a，公开时间为2020.11.03，公开了一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，首先将纳米锂皂石和硅烷偶联剂反应，得到纳米交联剂；之后在纳米交联剂和引发剂的存在下，使用反相乳液聚合法，通过酰胺类单体、抗高温单体、阳离子单体、多烯单体聚合反应制得环保型抗超高温降滤失剂。虽然其提供了一种抗高温降滤失剂，但其并不适用于高盐环境。中国专利申请cn110437361a，公开时间为2019.11.12，公开了一种耐高温抗盐共聚物型水基钻井液降滤失剂及制备方法及应用，其制备方法为包括(1)将聚合单体溶解在水中，ph值调节至5-8；(2)将在上述溶液中加入引发剂，在机械搅拌下，60-80℃反应2-5h；(3)将反应结束后粘稠状的聚合物水溶液经冷冻干燥、粉碎后得到固体水基钻井液降滤失剂。虽然其具有一定的耐高温抗盐性能，但其耐温能力仅达180℃，显然其耐温性能不足。

4、综上所述，现有技术制备的降滤失剂，还存在耐高温耐盐性能较差的问题，以及与包被抑制剂配合使用时，钻井液性能较差的问题。

技术实现思路

1、根据以上现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种钻井液用抗温抗盐降滤失剂，通过丙烯酰胺与乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚，聚芳醚酮、水解聚丙烯腈-铵盐、膨润土、十八烷基三甲基氯化铵和膨润土的共同作用，使其在245℃高盐条件下，依旧可以保持高性能，未发生分解或降解。

2、本发明的另一个目的在于提供一种钻井液用抗温抗盐降滤失剂的制备方法，制备条件温和，步骤较少，有利于工业化生产。

3、本发明的第三个目的在于提供一种钻井液用抗温抗盐降滤失剂的应用方法，用于钻井液的制备，特别是用于含有酰胺基团包被抑制剂的钻井液的制备。

4、本发明是采用以下的技术方案实现的：

5、所述的钻井液用抗温抗盐降滤失剂，由以下重量份数的原料组成：丙烯酰胺20-30份；乙烯基吡咯烷酮10-15份；水解聚丙烯腈-铵盐3-5份；聚芳醚酮4-6份；十八烷基三甲基氯化铵5-7份；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸40-50份；膨润土15-20份；过硫酸铵1-3份；亚硫酸氢钠1-3份；苯二胺5-8份。

6、所述的聚芳醚酮的数均分子量为30000-50000，粒径为30-45μm；聚芳醚酮为聚醚醚酮或聚醚酮酮中的一种。

7、所述的膨润土为钠基膨润土，粒径为25-45μm。

8、所述的苯二胺为3,5-二硝基-1,2-苯二胺。

9、所述的钻井液用抗温抗盐降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：

10、（1）按质量比，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于水，控制体系温度在15-18℃，调节ph为6-7，然后加入丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮，调节ph为7-9，向体系中加入十八烷基三甲基氯化铵，然后通入氮气，升温至54-56℃；

11、（2）保持步骤（1）温度不变，按质量比向反应体系中加入苯二胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠，继续在54-56℃下，反应1-1.5h，得到凝胶状产物；

12、（3）将凝胶状产物溶于水中，升温至70-73℃后，按质量比加入水解聚丙烯腈-铵盐和聚芳醚酮，反应1-1.5h，搅拌加入膨润土，继续反应2-4h，反应结束后，将产物洗涤烘干，粉碎，即得钻井液用抗温抗盐降滤失剂。

13、所述的步骤（1）中，通入氮气时间为10-12min；ph值的调节采用naoh。

14、所述的步骤（2）中，还包括对凝胶状产物进行洗涤、沉淀和过滤；洗涤采用丙酮，洗涤时间为0.5-1h。

15、所述的钻井液用抗温抗盐降滤失剂的应用方法，包括以下步骤：

16、a. 将膨润土、碳酸钠依次加入水中搅拌6-8h，静置20-24h，得到预水化的基浆；

17、b. 依次将钻井液用抗温抗盐降滤失剂、聚乙二醇、磺化酚醛树脂、酒石酸、包被抑制剂、重晶石粉加入预水化的基浆中，用naoh调节体系的ph值为9-10，得到钻井液。

18、所述的步骤a和步骤b中的各原料的重量份数为：膨润土5-8份；碳酸钠0.3-0.8份；水95-103份；钻井液用抗温抗盐降滤失剂2-5份；聚乙二醇3-5份；磺化酚醛树脂5-6份；酒石酸0.1-0.2份；包被抑制剂0.1-0.2份；重晶石粉50-55份。

19、所述的包被抑制剂为含有酰胺基团的包被抑制剂。

20、丙烯酰胺与乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚，形成具有耐盐、亲水、耐高温的高分子链，为降滤失剂提供基本的骨架结构；同时，通过聚芳醚酮与水解聚丙烯腈-铵盐的作用，在体系中形成了稳定的网络结构，提高钻井液的整体性能；通过膨润土、水解聚丙烯腈-铵盐、十八烷基三甲基氯化铵相互作用，使整体形成稳定的胶体体系，防止颗粒聚集和沉降。聚芳醚酮具有在钻井液表面或滤饼表面形成致密膜层的能力。这种膜层可以起到封堵孔隙、降低滤失量的作用。在高温条件下，聚芳醚酮的成膜性能会得到进一步增强，形成更加稳定、致密的膜层；聚芳醚酮膜层作为一道物理屏障，阻止钻井液中的水分和固相颗粒通过井壁滤失到地层中，这种阻隔作用有助于减少钻井液的滤失量，保护井壁稳定，防止地层损害。膨润土可以使功能性官能团通过离子交换作用引入黏土层间，增强降滤失剂的性能，作为大分子链的支撑点，增强降滤失剂的热稳定性和机械强度；降滤失剂中的功能性基团（如酰胺基等）可能增强膨润土层的双电子层，增加膨润土层间的排斥力，有助于形成稳定的结构。过硫酸铵和亚硫酸氢钠作为引发剂，用于引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基吡咯烷酮等单体的聚合反应，控制聚合反应的速率和程度。过硫酸铵和亚硫酸氢钠能够分解产生自由基，引发单体之间的聚合。苯二胺作为交联剂，用于增强聚合物的交联密度。

21、本发明所制备降滤失剂在与含有酰胺基团的包被抑制剂共同制备钻井液使用时，酰胺基团（-conh-）在高温高盐条件下，会受到水解作用的影响，严重影响其性能，而聚芳醚酮可在酰胺包被抑制剂表面形成一层致密的保护膜。聚芳醚酮分子中的特定基团（如醚基、酮基等）与酰胺包被抑制剂分子或颗粒表面发生吸附作用，形成初步的结合，随着吸附的进行，聚芳醚酮分子逐渐在包被抑制剂表面扩散并排列成有序的膜层。这层膜不仅可以防止酰胺包被抑制剂被高温高盐环境破坏，还可以减少其与钻井液或地层流体的直接接触；聚芳醚酮的分子结构使其对酰胺包被抑制剂分子具有一定的吸附能力，在高温高盐条件下，这种吸附作用可能得到增强，有助于形成更稳定的包被层，防止固相颗粒的分散和聚集。聚芳醚酮在包被抑制剂表面成膜后，并不会降低包被抑制剂的效果，反而会增强其效果，成膜后的聚芳醚酮可以提供额外的保护层，防止包被抑制剂在高温、高盐等恶劣环境下失效，同时，聚芳醚酮膜层还可改善包被抑制剂与钻井液或地层流体之间的相互作用，提高钻井液的稳定性和性能。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、（1）本发明通过丙烯酰胺与乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚，聚芳醚酮、水解聚丙烯腈-铵盐、膨润土、十八烷基三甲基氯化铵和膨润土的共同作用，制备出钻井液用抗温抗盐降滤失剂，使其在245℃高盐条件下，依旧可以保持高性能，未发生分解或降解。

24、（2）本发明的制备方法，制备条件温和，步骤较少，有利于工业化生产。

25、（3）本发明制备的钻井液用抗温抗盐降滤失剂，用于钻井液的制备，特别是用于含有酰胺基团包被抑制剂的钻井液的制备。