CN104650829B - 储层保护剂组合物和用于中渗透储层的钻井液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储层保护剂组合物，该组合物由无荧光磺化沥青和储层保护剂组成，所述储层保护剂由下式(1)、(2)和(3)所示的结构单元构成。本发明还提供了一种含有所述储层保护剂组合物的用于中渗透储层的钻井液。本发明还提供了所述用于中渗透储层的钻井液在中渗透储层钻井中的应用。本发明的用于中渗透储层的钻井液，能够表现出较好的流变性能、抗温性能、防塌性能和保护性能。

Description

储层保护剂组合物和用于中渗透储层的钻井液及其应用
技术领域
本发明涉及储层保护剂组合物和用于中渗透储层的钻井液及其应用。
背景技术
钻井液被称为是钻井的血液，优良的钻井液技术是保证钻井生产作业安全、优质、高效、快速的重要保证措施之一，油田开发作业中必须使用钻井液。
有效的储层保护是实现较高的油气采收率的有效保证，以致表皮系数为负达到最佳。在钻井过程中，如果钻井液设计或使用不当，就会使得钻井液中液体和固体侵入油藏，与油气层中的粘土和其他矿物质发生物理化学作用，这样就会明显降低井眼附近油层渗透率，增加油气流向井底的阻力从而导致原油产量降低。
一般来说，中渗透储层的渗透率在70-200毫达西。中渗透储层的渗透率没有像低渗透储层那么小，也没有高渗特高渗透储层那么大，因此，设计用于低渗透和高渗特高渗透储层的那些钻井液不一定就适合这样的中渗透储层的保护。同样，中渗透储层也面临着多种方面的损害，例如钻井液携带的固体颗粒、钻井过程产生的颗粒等造成的堵塞；黏土矿物水化膨胀和分散运移引起的储层损害；钻井液等工作滤液浸入储层，除了会造成粘土膨胀，分散运移和水锁等损害，还会影响测井的准确性；特别是如果钻井液中的外来流体与储层流体或储层岩石发生物理、化学作用后，就更难将其排出，容易污染储层中的油气资源。
现场试验表明，传统的钻井液体系难以解决上述问题。研发新型的钻井液添加剂及保护储层钻井液技术使之适应当前复杂地况的任务显得特别重要。迄今为止，虽然国内外在保护储层钻井液技术方面经过了长时间的探索，分别研发了屏蔽暂堵技术、分形几何学暂堵技术、D90理想暂堵技术、广谱暂堵技术、碱溶性微米级纤维素暂堵技术、D50暂堵技术、成膜技术、油膜技术等，但对中渗透储层的保护效果都不太理想，急需研发一种新型适合中渗透储层的钻井液体系。
现用钻井液性能可以基本上满足携岩、井壁稳定的要求，但储层保护效果并不十分理想，储层岩心渗透率恢复值较低。虽然在钻井液中加入了暂堵剂，但由于未充分考虑中渗透储层的结构特点，因此其封堵性并不是很强，难免会有滤液侵入储层，进而导致水敏、水锁等损害的发生。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的中渗透储层的钻井液存在的上述缺陷，提供一种针对中渗透储层的且储层保护性能好的中渗透储层的储层保护剂组合物和用于中渗透储层的钻井液及其应用。
为了实现上述目的，本发明提供一种储层保护剂组合物，该组合物由无荧光磺化沥青和储层保护剂组成，其中，
所述储层保护剂由下式(1)、(2)和(3)所示的结构单元构成：
式(1)式(2)式(3)
其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基；R6为C1-C6的烷基；R6'为氢或C1-C4的烷基；R7为C1-C10的亚烷基；M为氢或碱金属元素；式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.3-1.5：0.3-1；所述保护剂的重均分子量为60000-70000g/mol。
本发明还提供了一种含有上述储层保护剂组合物的用于中渗透储层的钻井液。
本发明还提供了上述钻井液在中渗透储层钻井中的应用。
本发明将含有所述保护剂组合物的钻井液应用于中渗透储层钻井中时，能够表现出较好的流变性能、抗温性能、防塌性能和保护性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种储层保护剂组合物，该组合物由无荧光磺化沥青和储层保护剂组成，其中，
所述储层保护剂由下式(1)、(2)和(3)所示的结构单元构成：
式(1)式(2)式(3)
其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基；R6为C1-C6的烷基；R6'为氢或C1-C4的烷基；R7为C1-C10的亚烷基；M为氢或碱金属元素；式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.3-1.5：0.3-1；所述保护剂的重均分子量为60000-70000g/mol。
根据本发明，对于中渗透储层来说，其储层的渗透率通常为100～200毫达西。钻井过程中容易因为固体颗粒侵入引起的储层损害、黏土矿物水化膨胀和分散运移引起储层损害、工作液滤液的侵入引起的储层损害。且此损害难以恢复，由此造成的储层损害引起了国内外石油工业界的普遍关注，随着探勘的进一步发展，这一问题显得尤为突出。
本发明针对这样的结构特点的中渗透储层进行研究得到了本发明的储层保护剂组合物，并将该储层保护剂组合物作为钻井液的主要保护剂成分，从而在用于中渗透储层钻井中时，可以在中渗透储层油气层孔径分布不能够明确预知或储层孔径分布范围较宽的情况下，不用考虑与中渗透储层的孔喉的严格匹配，就可达到很好的暂堵效果，并且这样的钻井液应用起来更简单方便。
其中，所述储层保护剂组合物中的无荧光磺化沥青可以吸附在油藏岩石表面，并填充孔喉和裂缝，起到一定封堵作用，并可覆盖在岩石表面，改善泥饼质量。而所采用的储层保护剂在达到一定浓度时浓集成胶粒，在井底温度和压力条件下，能改在岩石表面形成致密的膜状物，阻止钻井液中的液相和固相侵入地层。由于储层保护剂成膜时间略慢于磺化沥青封堵作用时间，因此，在钻井过程中，在钻遇储层的时候，在钻井液瞬时滤失的作用下，磺化沥青立刻在岩石表面形成一层封堵层，留有足够的时间让所述储层保护剂浓集至形成胶粒以实现进一步的对岩层的封堵和保护。这样的时间上的契合来协助地完成对储层的封堵和保护，也就是中渗透储层这样的渗透率不太高也不太低的储层可以实现。
为此，本发明对所述无荧光磺化沥青并没有特别限定，可以采用本领域常规的无荧光磺化沥青，例如可以为购自郑州豫华助剂有限公司的FT-1、购自山东阳谷江北化工有限公司的FT-1、购自山东省东营广运工贸有限公司的FT-1。
为了更好地完成所述组合物中的两个组分的协同作用，优选情况下，所述储层保护剂和无荧光磺化沥青的重量比为100：50-100。
根据本发明，所述储层保护剂能够配合所述填充剂在储层岩石上形成聚合物膜。该储层保护剂是一种两亲性聚合物，既含有亲水性磺酸盐基团，又含有大量苯环和丙烯酸酯类疏水基团。当将上述作为储层保护剂的两亲性聚合物和所述无荧光磺化沥青配合使用用于钻井液中进行钻井时，该保护剂的强亲水性的磺酸盐基团将吸附在粘土表面上，使得粘土表面的水化膜变厚，从而能够增强粘土表面的扩散双电层，有效防止粘土因高温和高盐类电解质而絮凝甚至团聚，因此上述保护剂能够赋予钻井液优异的耐温耐盐降滤失性能。另外，其亲水性磺酸盐基团还可以吸附在储层岩石以及上覆泥页岩表面上，同时其疏水基团则远离岩石表面伸向外侧，这样就赋予岩石表面一层疏水膜。无论对于储层岩石还是泥页岩，疏水都会抑制钻井液中自由水向其中的渗入，一方面保护了储层不受钻井液损害，另一方面抑制了泥页岩的水化膨胀及分散。
根据本发明，为了获得性能更为优异的作为钻井液的储层保护剂的两亲性聚合物，优选情况下，构成上述保护剂的式(1)、(2)和(3)所示的结构单元中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基。更优选地，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基；更进一步优选地，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、甲基或乙基。
根据本发明，优选情况下，R6为C1-C4的烷基，更进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
根据本发明，优选情况下，R6'为氢、甲基或乙基，更优选为氢或甲基。
根据本发明，优选情况下，R7为C2-C10的亚烷基，更优选为C2-C8的亚烷基，更优选为C2-C7的亚烷基，更进一步优选为-CH2-C(CH3)2-CH2-、-C(CH3)2-CH2-、-CH2-C(CH3)2-、-CH2-C(CH3)2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-、-CHCH3-CH2-或-CH2-CHCH3-CH2-，特别优选为-C(CH3)2-CH2-。
根据本发明，优选情况下，M为氢、Na、K或Li，更优选为氢或Na。
在本发明的一种优选的实施方式中，构成上述两亲性聚合物的式(1)、(2)和(3)所示的结构单元中，R1、R2、R3、R4和R5为氢，R6为正丁基，R6'为氢，R7为-C(CH3)2-CH2-。
在本发明的另一种优选的实施方式中，构成上述两亲性聚合物的式(1)、(2)和(3)所示的结构单元中，R1、R2、R4和R5为氢，R3为甲基，R6为乙基，R6'为氢，R7为-C(CH3)2-CH2-。
在本发明的另一种优选的实施方式中，构成上述两亲性聚合物的式(1)、(2)和(3)所示的结构单元中，R1、R2、R3、R4和R5为氢，R6为甲基，R6'为氢，R7为-C(CH3)2-CH2-。
优选情况下，所述储层保护剂的重均分子量为64000-70000g/mol。
更优选情况下，所述储层保护剂的分子量的分布指数Mw/Mn为1.1-1.3。
根据本发明，为了平衡所述储层保护剂中疏水端和亲水端的作用，更为了较好地与无荧光磺化沥青配合实现封堵储层的目的，优选情况下，所述保护剂中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.4-1：0.3-0.7。
根据本发明，上述储层保护剂可以采用常规的聚合反应进行，只要能够满足本发明对所述储层保护剂的结构和组成特点即可，优选情况下，本发明的储层保护剂的制备方法包括：在引发剂存在下，将式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物、式(6)所示结构的化合物和乳化剂在水中进行接触得到乳化母液并进行聚合反应；其中，式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物和式(6)所示结构的化合物的用量的摩尔比为1：0.3-1.5：0.3-1；所述聚合反应得到的聚合物的重均分子量为60000-70000g/mol；
式(4)式(5)式(6)
其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基；R6为C1-C6的烷基；R6'为氢或C1-C4的烷基；R7为C1-C10的亚烷基；M为氢或碱金属元素。
其中，式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物、式(6)所示结构的化合物决定了所述储层保护剂的结构单元，而式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物和式(6)所示结构的化合物的具体选择可以根据所要制备的所述储层保护剂的结构进行选择。另外，上述R1、R2、R3、R4、R5、R6、R6'、R7和M的优选范围如前文中所描述的。
优选情况下，式(4)所示结构的化合物为苯乙烯、对甲基苯乙烯和对乙基苯乙烯中的一种或多种。
优选情况下，式(5)所示结构的化合物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丙酯中的一种或多种。
优选情况下，式(6)所示结构的化合物为2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸和2-丙烯酰胺丙磺酸中的一种或多种。
更优选情况下，式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物和式(6)所示结构的化合物的用量的摩尔比为1：0.4-1：0.3-0.7。
上述式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物、式(6)所示结构的化合物之间的聚合反应实际上为乳液聚合反应，因此需要加入乳化剂。为了使得上的单体能够更为均匀地、更为充分地进行反应，本发明优选先将式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物和式(6)所示结构的化合物与水混合形成母液，再加入乳化剂得到乳化母液。
其中，以所述乳化母液的总重量为基准，式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物和式(6)所示结构的化合物的总含量优选为55-65重量％。更优选地，式(4)所示结构的化合物的含量为20-28重量％。更优选地，式(5)所示结构的化合物的含量为10-16重量％。更优选地，式(6)所示结构的化合物的含量为15-28重量％。
本发明对所述乳化剂没有特别的限定，只要能够使得式(4)所示结构的化合物、式(5)所示结构的化合物和式(6)所示结构的化合物根据本发明的方法进行乳液聚合并得到本发明的保护剂即可，优选情况下，以所述乳化母液的总重量为基准，所述乳化剂的用量为4-5重量％。更优选地，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二异丙基萘磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和三丁基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
所述引发剂的用量可以在较宽的范围进行变动，只要能够获得本发明的储层保护剂即可，优选情况下，以所述乳化母液的总重量为基准，所述引发剂的用量为0.4-0.55重量％。更优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二月桂酰、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰和过氧化氢中的一种或多种。
由于引发剂的活性较高，本发明在进行聚合反应前，可以先通入非活泼性气体排出反应体系中的氧气，保持聚合反应先处于一个较为惰性的气氛中，其中，所述非活泼性气体是不参与聚合反应的且能够排出氧气的气体，例如可以为氮气、氦气、氖气等。该通入非活泼性气体的时间例如可以为25-50min。
同样为了控制聚合反应的速率，本发明优选在通入非活泼性气体进行排气后先将所述乳化母液加热至60-70℃后，再加入所述引发剂并进行所述聚合反应。
根据本发明，优选情况下，所述聚合反应的条件包括：温度为70-85℃，时间为4-5.8h。采用这样的聚合反应条件能够聚合得到特别适用于作为本发明的组合物的储层保护剂。
在进行所述聚合反应后即可获得本发明的储层保护剂，为了能够将储层保护剂提取出来，可以在所述聚合反应结束后，冷却产物混合液，并采用20-30重量％的碱金属氢氧化物水溶液(例如可以为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等)将其pH调节至8.5-10，从而得到沉淀物，分离出该沉淀物并在95-105℃下烘干，便可得到能够作为钻井液用保护剂的本发明的储层保护剂的固体。
本发明还提供了一种用于中渗透储层的钻井液，其中，该钻井液含有所述储层保护剂组合物。
为了更好地发挥所述储层保护剂组合物在中渗透储层钻井过程中的封堵保护储层的作用，优选情况下，在所述钻井液中，所述储层保护剂组合物的含量为2-3重量％。
本发明对含有所述储层保护剂组合物的钻井液体系没有特别的限定，可以为本领域常规的各种钻井液体系，只要向这些常规的钻井液体系中添加入本发明的储层保护剂组合物即可。作为这样的常规钻井液体系例如可以为氯化钾-聚合醇钻井液、有机硅钻井液和阳离子钻井液等中的一种或多种。所述氯化钾-聚合醇钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种氯化钾-聚合醇钻井液，例如可以为氯化钾-聚乙二醇钻井液、氯化钾-聚丙二醇钻井液、氯化钾-乙二醇/丙二醇共聚物钻井液、氯化钾-聚丙三醇钻井液和氯化钾-聚乙烯乙二醇钻井液中的一种或多种。所述有机硅钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种有机硅钻井液，所述有机硅钻井液中的有机硅可以为选自甲基硅醇钠、甲基硅醇钾和有机硅腐植酸钾中的一种或多种。所述阳离子钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种阳离子钻井液，所述阳离子钻井液中的阳离子可以为选自2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和阳离子聚丙烯酰胺中的一种或多种。
优选情况下，本发明的钻井液还含有膨润土、纯碱、碱金属氢氧化物、抑制剂、抗高温降滤失剂、降滤失剂、抗高温抑制剂和絮凝剂中的一种或多种。
其中，所述膨润土是指以蒙脱石为主要矿物成分的粘土，其具有赋予钻井液粘切力和滤失造壁性的作用，例如可以为钠基膨润土和/或钙基膨润土，优选为钠基膨润土。更优选地，所述膨润土的含量为2-4重量％，更优选为2-3重量％。
其中，所述抑制剂具有抑制岩石中粘土矿物水化膨胀的作用，例如可以为聚胺(CFY-01)、聚丙烯酸钾和钾铵基水解聚丙烯腈中的一种或多种。优选地，所述抑制剂的含量为3-4重量％。
其中，所述抗高温降滤失剂具有抗高温降低钻井液滤失量的作用，例如可以为腐植酸树脂和聚阴离子纤维素中的一种或多种。优选地，所述抗高温降滤失剂的含量为2-3重量％。
其中，所述降滤失剂具有降低钻井液滤失量的作用，例如可以为聚乙二醇、低粘度聚阴离子纤维素、羟丙基淀粉和复合纤维素中的一种或多种。优选地，所述降滤失剂的含量为5-8重量％。
其中，所述抗高温抑制剂具有抗高温抑制岩石中粘土矿物水化膨胀的作用，例如可以为磺化酚醛树脂和磺甲基酚醛树脂中的一种或多种。优选地，所述抗高温抑制剂的含量为3-7重量％。
其中，所述絮凝剂主要为带有正(负)电性的基团中和一些水中带有负(正)电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒，降低其电势，使其处于稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来的作用，例如可以为聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠中的一种或多种。优选地，所述絮凝剂的含量为0.2-3重量％。
上述添加剂为的各种物质可以是市售品，也可以根据本领域常规的方法制得，这里不再赘述。
在本发明的钻井液中，优选情况下，NaCl的含量为3-4重量％。优选地，碳酸钠的含量为0.1-0.3重量％。优选地，碱金属氢氧化物的含量为0.3-0.5重量％(在作为钻井液的成分，这里的碱金属氢氧化物具有提高膨润土造浆性能的作用，可以为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种，优选为氢氧化钠)。
在本发明的一种优选的实施方式中，提供了一种所述钻井液，该钻井液含有2-3重量％的所述储层保护剂组合物，2-3重量％的膨润土，3-4重量％的聚胺抑制剂，2-3重量％的磺甲基酚醛树脂，5-8重量％的聚乙二醇，3-4重量％的NaCl，0.1-0.3重量％的碳酸钠，0.3-0.5重量％的NaOH，3-4重量％的磺化酚醛树脂，0.5-1重量％的低粘度聚阴离子纤维素，0.2-0.5重量％的聚丙烯酰胺。
本发明还提供了上述用于中渗透储层的钻井液在中渗透储层钻井中的应用。
上述钻井液在用于中渗透储层钻井中时，有效地发挥所述储层保护剂组合物中的两个组分的协同作用，有效地保护储层。特别是有利于针对渗透率为70-200毫达西的中渗透储层的保护。
本发明提供的钻井液体系不但能有效保护油气层而且具有使用方便，现场易于操作的优点。其使用简单，封堵性能好，抑制性强，环保性能好，储层保护性能卓越，极大的降低了钻井液对储层的储层损害，大大节约了钻井完井液的成本。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下例子中，重均分子量是采用GPC凝胶色谱(实验仪器为美国waters公司的凝胶色谱仪，型号为E2695)进行测量；分子量分布指数是采用GPC凝胶色谱测量所得的重均分子量和数均分子量的比值。
制备例1
将苯乙烯(62g，0.59mol)、丙烯酸丁酯(35.6g，0.28mol)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(42.1g，0.2mol)加入到100mL水中形成初级母液，然后加入5.9g的十二烷基苯磺酸钠(购自成都麦卡希化工有限公司)得到乳化母液，向该乳化母液中通氮气30min后升温至70℃时加入0.6g过硫酸铵，再继续升温至75℃，并保温反应5h；待反应结束后冷却反应溶液至30℃，加入20重量％的氢氧化钠水溶液至pH为8.5，再加入10mL的甲醇搅拌沉淀，将所得沉淀在100℃下烘干并粉碎，便得到本发明的保护剂固体A1(微黄色粉末)131g，粒径为0.7-0.8μm。其重均分子量为67521g/mol，分子量分布系数为1.3，通过核磁氢谱和碳谱分析该聚合物具有的式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.47：0.34。
制备例2
将对甲基苯乙烯(52g，0.44mol)、丙烯酸乙酯(25.6g，0.26mol)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(62.1g，0.3mol)加入到100mL水中形成初级母液，然后加入6.7g的十二烷基硫酸钠(购自淄博俱进化工有限公司)得到乳化母液，向该乳化母液中通氮气30min后升温至75℃时加入0.7g偶氮二异丁腈，再继续升温至85℃，并保温反应4.5h；待反应结束后冷却反应溶液至30℃，加入30重量％的氢氧化钠水溶液至pH为9.5，再加入10mL的甲醇搅拌沉淀，将所得沉淀在100℃下烘干并粉碎，便得到本发明的保护剂固体A2(微黄色粉末)145g，粒径为0.7-0.8μm。其重均分子量为64582g/mol，分子量分布系数为1.3，通过核磁氢谱和碳谱分析该聚合物具有的式(1)所示的结构单元的、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.59：0.68。
制备例3
将苯乙烯(52g，0.5mol)、丙烯酸甲酯(38.4g，0.45mol)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(62.1g，0.3mol)加入到100mL水中形成初级母液，然后加入6.5g的二异丙基萘磺酸钠(购自四川云中雀科技发展有限公司，以下相同)得到乳化母液，向该乳化母液中通氮气40min后升温至70℃时加入0.8g过氧化二月桂酰，再继续升温至75℃，并保温反应5.5h；待反应结束后冷却反应溶液至35℃，加入25重量％的氢氧化钠水溶液至pH为9，再加入10mL的甲醇搅拌沉淀，将所得沉淀在100℃下烘干并粉碎，便得到本发明的保护剂固体A3(微黄色粉末)142g，粒径为0.6-0.75μm。其重均分子量为68427g/mol，分子量分布系数为1.2，通过核磁氢谱和碳谱分析该聚合物具有的式(1)所示的结构单元的、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.9：0.6。
制备对比例1
将苯乙烯(31.2g，0.3mol)、丙烯酸丁酯(25.6g，0.2mol)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(31g，0.15mol)加入到100mL水中形成初级母液，然后加入3g的十二烷基苯磺酸钠得到乳化母液，向该乳化母液中通氮气30min后升温至65℃时加入0.3g过硫酸铵，再继续升温至70℃，并保温反应4h；待反应结束后冷却反应溶液至40℃，加入20重量％的氢氧化钠水溶液至pH为9，再加入5mL的甲醇搅拌沉淀，将所得沉淀在100℃下烘干并粉碎，便得到本发明的保护剂固体B1(微黄色粉末)77g。其重均分子量为55346g/mol，分子量分布系数为1.3，通过核磁氢谱和碳谱分析该聚合物具有的式(7)所示的结构单元、式(8)所示的结构单元和式(9)所示的结构单元的摩尔比为1:0.67:0.5。
制备对比例2
将苯乙烯(52g，0.5mol)、丙烯酸甲酯(51.2g，0.6mol)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(41.4g，0.2mol)加入到100mL水中形成初级母液，然后加入7.5g的二异丙基萘磺酸钠得到乳化母液，向该乳化母液中通氮气40min后升温至65℃时加入1.5g过氧化二月桂酰，再继续升温至70℃，并保温反应6.5h；待反应结束后冷却反应溶液至40℃，加入25重量％的氢氧化钠水溶液至pH为9，再加入3.5mL的甲醇搅拌沉淀，将所得沉淀在100℃下烘干并粉碎，便得到本发明的保护剂固体B2(微黄色粉末)121g，粒径为0.6-0.7μm。其重均分子量为75347g/mol，分子量分布系数为1.3，通过核磁氢谱和碳谱分析该聚合物具有的式(1)所示的结构单元的、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：1.2：0.4。
实施例1-3
本实施例用于说明本发明的储层保护剂组合物和钻井液。
按照以下配方配置钻井液Y1-Y3：3重量％的保护剂组合物(其组成见表1)，2重量％的钠基膨润土(购自郑州华晶化工公司)，3.5重量％的聚胺抑制剂(购自郑州华晶化工公司的聚胺抑制剂)，2.5重量％的磺甲基酚醛树脂(购自郑州华晶化工公司)，5.5重量％的聚乙二醇(购自郑州华晶化工公司的PEG，以下相同)，4重量％的磺化酚醛树脂(购自郑州华晶化工公司的磺化酚醛树脂)，1重量％的低粘度聚阴离子纤维素(购自郑州华晶化工公司)，0.2重量％的聚丙烯酰胺(购自郑州华晶化工公司的聚丙烯酰胺)，0.8重量％的NaCl，0.3重量％的Na2CO3，0.2重量％的NaOH，余量为水。
实施例4
本实施例用于说明本发明的储层保护剂组合物和钻井液。
按照以下配方配置钻井液Y4：2重量％的保护剂组合物(其组成见表1)，3重量％的膨润土，0.2重量％的Na2CO3，0.2重量的％NaOH，0.5重量％的磺甲基酚醛树脂，6重量％的KCl，2.5重量％的羟丙基淀粉(购自阳谷县龙泉化工厂)，3重量％的聚丙烯酸钠(购自阳谷县龙泉化工厂)，0.6重量％的聚阴离子纤维素，2重量％的聚乙二醇。
对比例1
根据实施例1所述的方法，所不同的是，不加入储层保护剂组合物，得到钻井液DY1。
对比例2
根据实施例1所述的方法，所不同的是，所加入的保护剂组合物中不含无荧光磺化沥青(具体组成见表1)，得到钻井液DY2。
对比例3
根据实施例1所述的方法，所不同的是，所加入的保护剂组合物中不含有储层保护剂(具体组成见表1)，得到钻井液DY3。
对比例4
根据实施例1所述的方法，所不同的是，所加入的储层保护剂组合物的组成见表1，得到钻井液DY4。
对比例5
根据实施例1所述的方法，所不同的是，所加入的储层保护剂组合物的组成见表1，得到钻井液DY5。
表1
测试例1
流变性能测试：分别取400mL上述钻井液Y1-Y4和DY1-DY5，在低速搅拌5min后，按照GB/T16783.1-2006中的规定，分别测定上述钻井液的表观粘度(AV，mPa.s)、塑性粘度(PV，mPa.s)、动切力(YP，Pa)、10s和10min静切力、中压API失水(API.FL，mL)，结果见表2中所示。
表2
通过表2的数据可以看出，当在钻井液中采用本发明的储层保护剂组合物时，API滤失量能够降至0.2-0.5ml。当没采用所述储层保护剂组合物的时候，滤失量达到最大值4.8ml；单独使用储层保护剂或者无荧光磺化沥青的时候，滤失量较大为1.9ml和2.3ml；使用保护剂B1或B2与无荧光磺化沥青的组合时候，滤失量为也较大为1.5-1.6ml。
测试例2
耐温性能测试：分别取400mL上述钻井液Y1-Y4和DY1-DY5，高速搅拌20min后，装入老化罐，放入滚子炉中，在150℃下，恒温滚动16小时后，取出冷却至室温(约20℃)，再高搅5min后，按GB/T16783.1-2006的规定测定上述钻井液的表观粘度(AV，mPa.s)、塑性粘度(PV，mPa.s)、动切力(YP，Pa)、10s和10min静切力、中压API失水(API.FL，mL)和高温高压失水(HTHP.FL，mL)，结果见表3中所示。
表3
通过表3的数据可以看出，当在钻井液中采用本发明的储层保护剂组合物时，API滤失量能够降至0.3-0.5ml，HTHP滤失量能够降至为1.5-1.8ml。当不使用储层保护剂组合物的时候，API滤失量达到最大值5.2ml，HTHP滤失量为12.1ml；单独使用储层保护剂或者无荧光磺化沥青的时候，API滤失量较大为2.2ml和2.3ml，HTHP滤失量为5.7ml和5.8ml；使用保护剂B1或B2与无荧光磺化沥青的组合时候，API滤失量为1.4ml和1.5ml，HTHP滤失量为2.9ml和2.1ml。
测试例3
泥页岩回收率评价：分别在老化罐中加入350mL上述钻井液Y1-Y4和DY1-DY5和50g干燥后的钻屑(150℃下干燥后的6-10目的钻屑)，并老化120℃×16h；将老化后的混合物过40目筛，并用自来水自然冲洗；冲洗后的钻屑在105℃下干燥，称重，计算泥页岩回收率＝干燥后的钻屑重量/初始重量×100％。
泥页岩线性膨胀评价：取干燥且粉碎后得到岩屑粉，制备成评价岩心块(4MPa压力下，压5min)；开启m4600泥页岩线性膨胀仪，安装好评价岩心块，调零后倒入分别上述钻井液Y1-Y4和DY1-DY5；开始测试，记录每0.5h后的线膨胀量(mm)；与空白溶液(空白溶液是蒸馏水)对照，计算线膨胀量降低率＝(实测高度-初始高度)/初始高度×100％。结果见表4。
表4
通过表4的数据可以看出，所用钻井液体系的具有较好的抑制性，其中Y1-Y4的泥页岩滚动回收率在90％以上，8h泥页岩线性膨胀降低率在80％以上，能够满足实际钻井的需要。
测试例4
按照SYT6540-2002钻井液完井液损害油层室内评价方法，在JHMD-1高温高压动滤失仪中对上述钻井液Y1-Y4和DY1-DY5进行储层保护性能测试，结果如表5所示；
其中，测试所采用的岩心的原渗透率请见表5中的初始值。
表5
通过表5的数据可以看出，当在钻井液中采用本发明的储层保护剂组合物时，能够获得较好的储层封堵效果和渗透率恢复能力，例如封堵率可以达到93％以上，渗透率恢复值可以达到95％以上。
综合上面的数据，可以看出，本申请的保护剂组合物具有明显的使用于中渗储层的保护效果，能够获得理想的储层保护效果，从而在用于钻井液中的时，能够获得理想的储层保护效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种储层保护剂组合物，其特征在于，该组合物由无荧光磺化沥青和储层保护剂组成，其中，
所述储层保护剂由下式(1)、(2)和(3)所示的结构单元构成：
其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基；R6为C1-C6的烷基；R6'为氢或C1-C4的烷基；R7为C1-C10的亚烷基；M为氢或碱金属元素；式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.3-1.5：0.3-1；所述保护剂的重均分子量为60000-70000g/mol；
其中，所述储层保护剂和无荧光磺化沥青的重量比为100：50-100。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中，R6为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
4.根据权利要求2或3所述的组合物，其中，R6'为氢、甲基或乙基。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中，R7为-CH2-C(CH3)2-CH2-、-C(CH3)2-CH2-、-CH2-C(CH3)2-、-CH2-C(CH3)2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-、-CHCH3-CH2-或-CH2-CHCH3-CH2-。
6.根据权利要求2、3和5中任意一项所述的组合物，其中，M为氢、Na、K或Li。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述储层保护剂的重均分子量为64000-70000g/mol。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.4-1：0.3-0.7。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述储层保护剂的分子量分布指数为1.1-1.3。
10.一种用于中渗透储层的钻井液，其特征在于，该钻井液含有权利要求1-9中任意一项所述的储层保护剂组合物。
11.根据权利要求10所述的钻井液，其中，所述储层保护剂组合物的含量为2-3重量％。
12.权利要求10或11所述的用于中渗透储层的钻井液在中渗透储层钻井中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其中，所述中渗透储层的渗透率为70-200毫达西。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104962251B (zh) * 2015-06-11 2018-07-20 中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院 一种微乳液成膜封堵钻井液及制备方法
CN105131167A (zh) * 2015-07-07 2015-12-09 中国石油大学(华东) 一种含有烷基芳烃取代乙烯单体的油溶性聚合物降粘剂及微波制备方法
CN106543359B (zh) * 2016-11-03 2019-07-12 中国地质大学（北京） 降失水剂及其制备方法和应用和水基钻井液及其应用
CN106554757B (zh) * 2016-11-07 2018-07-27 中国石油大学(华东) 保护低渗透储层的纳米膜结构储层保护剂和润湿调节剂组合物及钻井液和其应用
US10982124B2 (en) 2017-11-06 2021-04-20 Saudi Arabian Oil Company Drill-in fluid compositions and methods
CN110361519A (zh) * 2018-03-03 2019-10-22 西南石油大学 基于分形理论的屏蔽暂堵剂颗粒粒度分布优化方法
CN108485618B (zh) * 2018-03-27 2019-05-24 中国石油大学(华东) 一种保护低渗透储层的无粘土钻井液及其制备方法和应用
CN109535317B (zh) * 2018-10-15 2021-05-18 中国石油集团工程技术研究院有限公司 一种抗高温抗钙保护油气储层水基钻井液降滤失剂及钻井液及其应用
CN109401735B (zh) * 2018-10-15 2021-05-28 中国石油集团工程技术研究院有限公司 一种抗高温抗钙保护油气储层的水基钻井液及其应用
CN113046037B (zh) * 2019-12-27 2022-11-25 中国石油化工股份有限公司 一种储层保护剂及其制备方法和应用
CN113046038B (zh) * 2019-12-27 2022-11-25 中国石油化工股份有限公司 一种储层保护剂及其制备方法和应用
CN111533833B (zh) * 2020-06-08 2022-11-22 保定市三拓化工产品有限公司 一种钻井液降滤失剂的制备方法
CN113045699B (zh) * 2021-03-19 2021-09-24 中国石油大学(北京) 用于钻井液的自修复的堵漏凝胶聚合物和其制备方法及应用和含有凝胶聚合物的钻井液
US11954800B2 (en) 2021-12-14 2024-04-09 Saudi Arabian Oil Company Converting borehole images into three dimensional structures for numerical modeling and simulation applications
CN116284607B (zh) * 2023-03-24 2024-06-25 中国石油大学(华东) 一种水溶性可控固化树脂堵漏剂及其制备方法与应用
CN117164752B (zh) * 2023-11-03 2024-02-27 中石化西南石油工程有限公司 一种油基钻井液用絮凝剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101747880A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国石油天然气集团公司 一种深水低温低密早强固井水泥浆
CN102851011A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 长江大学 一种抗高温聚合物钻井液
CN103602323A (zh) * 2013-10-22 2014-02-26 西南石油大学 钻井液用纳米封堵剂及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4486316A (en) * 1979-02-02 1984-12-04 Nl Industries, Inc. Borehole drilling fluid and method
US5039433A (en) * 1985-09-10 1991-08-13 The Lubrizol Corporation Method of using polymers of amido-sulfonic acid containing monomers and salts as drilling additive
US4959432A (en) * 1986-05-19 1990-09-25 Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. Acid viscosifier compositions
US4806164A (en) * 1987-03-27 1989-02-21 Halliburton Company Method of reducing fluid loss in cement compositions
US5502030A (en) * 1993-10-18 1996-03-26 Phillips Petroleum Company Liquid additive comprising a sulfonated asphalt and processes therefor and therewith
US6196317B1 (en) * 1998-12-15 2001-03-06 Halliburton Energy Services, Inc. Method and compositions for reducing the permeabilities of subterranean zones
DE102005003555A1 (de) * 2005-01-26 2006-07-27 Degussa Construction Polymers Gmbh Bohrspül-Additiv
US8728989B2 (en) * 2007-06-19 2014-05-20 Clearwater International Oil based concentrated slurries and methods for making and using same
DE102007059844A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-25 Basf Construction Polymers Gmbh Copolymer auf Basis einer Sulfonsäure-haltigen Verbindung
US9611416B2 (en) * 2010-10-25 2017-04-04 Isp Investments Llc Salt-tolerant, thermally-stable rheology modifiers
BR112013028662B1 (pt) * 2011-05-06 2020-10-27 Champion Technologies, Inc método de inibição de naftenato polimérico de baixa dosagem
US9328280B2 (en) * 2013-05-08 2016-05-03 Chevron Phillips Chemical Company Lp Additives for oil-based drilling fluids

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101747880A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国石油天然气集团公司 一种深水低温低密早强固井水泥浆
CN102851011A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 长江大学 一种抗高温聚合物钻井液
CN103602323A (zh) * 2013-10-22 2014-02-26 西南石油大学 钻井液用纳米封堵剂及其制备方法

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