CN109679598A - 一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法。其技术方案是包括如下重量份成分：钠基膨润土3‑5份、pH调节剂0.2‑1份、增粘剂0.5‑3份、降滤失剂1‑5份、桥接封堵剂0.5‑3份、化学固壁剂0.5‑4份、化学胶结剂3‑10份和水100份；有益效果是：本发明制成的钻井液进入岩石微孔隙、微裂缝后，一方面在特定条件下发生化学反应或物理变化，有效封堵岩石孔喉，可阻止和减缓孔隙压力传递；另一方面，可有效胶结破碎岩石，提高岩石承压能力，在近井地带形成胶结固化层，从而在力学——化学两方面协同作用，保持井壁稳定；总之，本发明提供的强固壁水基防塌钻井液可封堵岩石孔隙，提高井壁岩石的力学性能，且能够有效抑制泥页岩水化膨胀，具有性能突出、作用时间长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻探用钻井液，特别涉及一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法。
背景技术
壁失稳问题一直以来广泛存在于石油天然气勘探、开发过程中，由此引发的井下复杂情况给安全、优质、快速、高效钻井带来很大困难，是当前阻碍石油工业快速发展的主要问题之一。在钻井过程中，一旦井壁失稳，将导致缩径、卡钻、井壁垮塌掉块、井漏等诸多井下复杂情况和事故，造成重大经济损失。
相关研究表明，泥页岩井壁失稳是物理因素和化学因素共同作用的结果，加强物理封堵、化学固结是钻井液物理、化学稳定井壁作用的重要技术措施。为解决井壁稳定难题，目前国内外主要采用油基钻井液。油基钻井液尽管能够有效稳定井壁,但是却存在成本高、环境污染严重、固井质量差等问题。为此，近年来国内外研究人员相继开发出能提高井壁承压能力的水基钻井液，主要有硅酸盐钻井液、有机硅钻井液、聚合醇钻井液等，利用其进入地层后的温度、pH 、矿化度等变化或浊点效应，发生物理化学变化生成沉淀或不溶物堵塞泥页岩微孔隙微裂缝，进而达到固结井壁的目的。但上述处理剂在体系中应用具有一定的局限性，主要表现为实际提高井壁承压能力有限、钻井液配伍性差、高温下作用效果减弱、对环境不友好等。
根据“物化封固井壁阻缓压力传递-加强抑制水化-化学位活度平衡- 合理密度有效应力支撑”的“多元协同”井壁稳定理论，提出研制一种兼顾物理封堵与化学胶结作用的强固壁防塌水基钻井液。该钻井液既能封堵岩石孔喉，同时还可胶结、固化岩石，提高其力学性能，从而在力学——化学两方面协同作用，保持井壁稳定，具备重大理论及实际意义。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法，能够保持对泥页岩强抑制的同时，提高井壁的承压能力和胶接强度，有效保持井壁稳定。
本发明提到的一种强固壁防塌水基钻井液，其技术方案是包括如下重量份成分：钠基膨润土3-5份、pH调节剂0.2-1份、增粘剂0.5-3份、降滤失剂1-5份、桥接封堵剂0.5-3份、化学固壁剂0.5-4份、化学胶结剂3-10份和水100份；
所述的pH调节剂为碳酸钠或氢氧化钠中的一种或多种，所述的增粘剂为聚阴离子纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，黄原胶中的一种或多种；降滤失剂为乳化沥青。
优选的，上述的桥接封堵剂含有铝离子和式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构单元；
式（1）；式（2）；式（3）；式（4）
R1、R2、R3、R4可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、-OH、、，其中至少有一者包含；R5、R6、R7可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、或，其中至少有一者包含；n为0-3的正整数。
优选的，上述的化学固壁剂含有如式（5）所示的结构：
式（5）；
式（5）中， R1可为氢、碳原子数为1-4的烷基、苯基、-NH2、，R2可为氢、-NH2、碳原子数为1-4的烷基、苯基、，并且R1和R2中至少有一者为，R3为碳原子数为1-4的烷基，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。
优选的，本发明提到的桥接封堵剂通过以下方法制备得到：
（1）将含有式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构的有机酸或对应的碱金属盐加入反应容器，充分溶解；将一定量含铝化合物加入至反应容器中，充分搅拌溶解后，维持反应体系温度为50-60℃，反应时间为1-2h；
（2）逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，调节反应体系pH至10-11，维持反应体系温度为30-40℃，继续搅拌0.5-1h；
（3）将（2）中混合物用无水乙醇提纯两次，然后将所得产物加热浓缩，真空干燥，即为桥接封堵剂。
优选的，上述的含铝化合物为AlCl3·6H2O、AlCl3、Al2(SO4)3·16H2O、KAl(SO4)2·12H2O、NaAlO2中的一种或多种；优选地，上述含铝化合物为AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O、KAl(SO4)2·12H2O中的一种或多种。
优选的，上述含有式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构的有机酸或对应的碱金属盐中的COO-与含铝化合物中Al的物质的量之比为3.5-4.5:1；优选的，上述含有式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构的有机酸或对应的碱金属盐中的COO-与含铝化合物中Al的物质的量之比为4.0-4.2:1。
优选的，本发明提到的化学固壁剂通过以下方法制备得到：
（1）将邻苯二酚单体（II）和乙醇加入反应容器，充分溶解，将激活剂与甲醇按质量1:0.8 ~2混合，加入反应容器，将邻苯二酚单体激活0.5-1h；
（2）将支化的聚乙烯亚胺（III）与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；
（3）通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂，反应的起始温度为40-50℃，反应时间为4-12h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；
（4）将步骤（3）中的中间产物溶解于缓冲溶液中养护，使其充分交联；
（5）旋转蒸发去除步骤（4）悬浊液中的无水乙醇，然后置于透析袋中以去离子水透析，真空冷冻干燥，最终得到固体产物。
优选的，上述的激活剂可以为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物中的一种或多种。
优选的，上述的催化剂可以为甲酸、冰醋酸、丙酸、盐酸、氯仿中的一种或；缓冲溶液可以为硼酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、三羟基氨基甲烷缓冲溶液中的一种。
优选的，上述的邻苯二酚单体（II）的基团通式如（6），
式（6）
式中，R为碳原子数为1~4的烷基。
优选的，上述的支化的聚乙烯亚胺通式如（7），
式（7）
式中，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。
优选的，上述邻苯二酚单体中邻苯二酚结构与聚乙烯亚胺中胺基的物质的量之比为1:3.5-4.5.
优选的，上述的化学胶结剂按照如下方法制备而得：以铝土矿、矾土、石灰石、石英砂为原料，按照20-30份铝土矿，15-30份矾土、15-30份石灰石、10-20份石英砂的质量比在1200-1500℃下烧制，将产物磨细至0.1-1mm，即得到化学胶结剂。
本发明提到的一种强固壁防塌水基钻井液的制备方法，其技术方案是：将所述钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂、降滤失剂、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂在钻速不小于6000rpm，不大于12000rpm的搅拌条件下加入水中，其中钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂是按照上述顺序依次加入水中，充分搅拌后即得所述强固壁防塌水基钻井液。
本发明的有益效果是：本发明制成的钻井液进入岩石微孔隙、微裂缝后，一方面在特定条件下发生化学反应或物理变化，有效封堵岩石孔喉，可阻止和减缓孔隙压力传递；另一方面，可有效胶结破碎岩石，提高岩石承压能力，在近井地带形成胶结固化层，从而在力学——化学两方面协同作用，保持井壁稳定；总之，本发明提供的强固壁水基防塌钻井液可封堵岩石孔隙，提高井壁岩石的力学性能，且能够有效抑制泥页岩水化膨胀，具有性能突出、作用时间长等优点。
附图说明
附图1是本发明的实施例1的页岩膨胀测试示意图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
1、本发明提供的强固壁防塌水基钻井液的制备方法如下：
（1）以每100mL水中加入的量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土4g、氢氧化钠0.5g、聚阴离子纤维素2g、乳化沥青3g、桥接封堵剂2g、化学固壁剂2g、化学胶结剂5g。
（2）按照（1）中配比，称取适量的水、钠基膨润土、氢氧化钠、聚阴离子纤维素、乳化沥青、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂。
（3）在容器（钻井液杯）中加入水，在8000rpm转速条件下，按顺序添加钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂、降滤失剂、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂，充分搅拌后即得到本实施例强固壁防塌水基钻井液。
上述桥接封堵剂的制备方法如下：
（1）将9g乳酸和10.6g乳酸钠加入反应容器，充分溶解；将12.05g AlCl3·6H2O至反应容器中，充分搅拌溶解后，维持反应体系温度为55℃，反应时间为1h；
（2）逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，调节反应体系pH至11，将反应体系温度调节至33℃，继续搅拌45min；
（3）将（2）中混合物用无水乙醇提纯两次，然后将所得产物加热浓缩，真空干燥，即为桥接封堵剂。
上述的化学固壁剂的制备方法如下：
（1）将9.702g 3,4-二羟基苯乙醛和乙醇加入反应容器，充分溶解，将12.096g激活剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与18.144g甲醇加入反应容器，将3,4-二羟基苯乙醛激活0.5-1h；
（2）将19.225g支化的聚乙烯亚胺（III）与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；
（3）通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂甲酸，反应的起始温度为45℃，反应时间为6h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；
（4）将步骤（3）中的中间产物溶解于硼酸盐缓冲溶液中养护，使其充分交联；
（5）旋转蒸发去除步骤（4）悬浊液中的无水乙醇，然后置于透析袋中以去离子水透析，真空冷冻干燥，最终得到化学固壁剂。
上述的化学胶结剂按照如下方法制备而得：以铝土矿、矾土、石灰石、石英砂为原料，按照25g铝土矿，20g矾土、20g石灰石、15g石英砂的质量比在1300℃下烧制，将产物磨细至0.1-1mm，即得到化学胶结剂。
按照上述配方配置钻井液，并测试浆液在120℃下，16h热滚前后的流变性、滤失性、润滑性能，结果见表1。
表1不同配方钻井液流变滤失性能
其中，AV为表观粘度，PV为塑性粘度，YP为动切力，FLAPI为API滤失量，FLHTHP为高温高压（120℃3.5MPa）滤失量，LF为极压润滑系数。
从表1可以看出，强固壁防塌水基钻井液在120℃/16h热滚前后流变性稳定，滤失量较小，润滑性能好。
2、实施例1的参比钻井液
按照实施例1配置的钻井液，并将桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂用相同重量份的超细碳酸钙、聚丙烯酰胺钾盐（可市售购得，牌号为KPAM）和低荧光磺化沥青（可市售购得，牌号为DYFT），得到参比钻井液。
将人造砂岩岩样（气测渗透率100mD）置于不同样品中，70℃浸泡24h后，采用TAW-100型微机控制三轴力学试验仪（长春朝阳试验仪器有限公司）测试岩样的单轴抗压强度，实验结果如表2所示。
表2岩样单轴抗压强度测试结果
干燥岩样的单轴抗压强度较高，为12.4MPa，清水浸泡后下降至6.5MPa，下降约50%。本发明钻井液处理后，岩样的承压能力显著提高，达到7.1MPa，高于清水和参比钻井液，表明本发明能有效固结岩样，有效提高其承压能力。
3、
PPA渗透性砂盘封堵性测试
采用渗透性封堵测试仪（美国OFI测试设备公司），并按照使用说明相关步骤测试实验浆30min于120℃、3.5MPa条件下通过渗透率为400mD砂盘的滤失量。实验结果如表3所示。
表3 PPA渗透性砂盘封堵性能测试结果
从表3中可以看出，实施例1提供的强固壁防塌水基钻井液在120℃/30min条件下通过渗透性砂盘的滤失量为20.5mL，小于1号实验浆和参比钻井液，表明实施例1提供的强固壁防塌水基钻井液具有较好的封堵性能。
4、
岩屑滚动分散测试
参照中国专利文件CN201610953281.1中的测试方法，检测胜利油田清水河组岩屑在本样品中的三次岩屑回收率，以百分数表示。实验结果如表4所示。
表4岩屑回收率测试结果
从测试结果中可以看出，岩屑在本发明钻井液中的三次滚动回收率分别85.10%、70.91%、65.33%，较同次数的清水和参比钻井液均有大幅提高，表明本实施例所述的强固壁防塌水基钻井液具有优良的抑制页岩水化分散性能，且作用时间较长。 5、
页岩膨胀测试
页岩膨胀测试的步骤如下：取钻井液用钠基膨润土10g，置于磨具中，以10MPa下压制5min，制成直径一英寸左右的岩样，并使用游标卡纸测量并记录岩样的初始厚度。然后采用NP-01页岩膨胀测试仪（渤海钻探工程技术研究院）测试岩样在不同样品中的膨胀高度随时间的变化。岩样膨胀高度与初始高度的比值为膨胀率，以百分数表示。
1号：清水
2号：实施例1本发明强固壁防塌水基钻井液
3号：参比钻井液
本试验例的测试结果如附图1所示。从中可以看出，岩样在实施例1提供的强固壁防塌水基钻井液浸泡8h后的线性膨胀率为11.61%，较清水（58.55%）和参比钻井液（23.23%）有大幅下降，表明本发明具有优异的抑制页岩水化膨胀效果。
实施例2，
本发明提供的强固壁防塌水基钻井液的制备方法如下：
（1）以每100mL水中加入的量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土3g、氢氧化钠0.2g、聚阴离子纤维素0.5g、乳化沥青1g、桥接封堵剂0.5g、化学固壁剂3g、化学胶结剂3g。
（2）按照（1）中配比，称取适量的水、钠基膨润土、氢氧化钠、聚阴离子纤维素、乳化沥青、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂。
（3）在容器（钻井液杯）中加入水，在6000rpm转速条件下，按顺序添加钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂、降滤失剂、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂，充分搅拌后即得到本实施例强固壁防塌水基钻井液。
其中，上述桥接封堵剂的制备方法如下：
（1）将9g乳酸和10.7g乳酸钠加入反应容器，充分溶解；将12.01 g Al2(SO4)3·16H2O至反应容器中，充分搅拌溶解后，维持反应体系温度为50℃，反应时间为2h；
（2）逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，调节反应体系pH至10，将反应体系温度调节至30℃，继续搅拌30min；
（3）将（2）中混合物用无水乙醇提纯两次，然后将所得产物加热浓缩，真空干燥，即为桥接封堵剂。
上述的化学固壁剂的制备方法如下：
（1）将邻苯二酚单体（II）和乙醇加入反应容器，充分溶解，将激活剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与甲醇按质量1:0.8混合，加入反应容器，将邻苯二酚单体激活0.5-1h；
（2）将支化的聚乙烯亚胺（III）与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；
（3）通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂甲酸，反应的起始温度为40℃，反应时间为12h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；
（4）将步骤（3）中的中间产物溶解于硼酸盐缓冲溶液中养护，使其充分交联；
（5）旋转蒸发去除步骤（4）悬浊液中的无水乙醇，然后置于透析袋中以去离子水透析，真空冷冻干燥，最终得到淡紫色固体产物。
其中，邻苯二酚单体（II）的基团通式如（6），
式（6）
式中，R为碳原子数为1的烷基。
所述的支化的聚乙烯亚胺通式如（7），
式（7）
式中，l、m、n都为3。
上述的化学胶结剂按照如下方法制备而得：以铝土矿、矾土、石灰石、石英砂为原料，按照20g铝土矿，15g矾土、15g石灰石、10g石英砂的质量比在1200℃下烧制，将产物磨细至1mm，即得到化学胶结剂。
实施例3，
本发明提供的强固壁防塌水基钻井液的制备方法如下：
（1）以每100mL水中加入的量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土3g、氢氧化钠0.2g、聚阴离子纤维素0.5g、乳化沥青1g、桥接封堵剂0.5g、化学固壁剂3g、化学胶结剂3g。
（2）按照（1）中配比，称取适量的水、钠基膨润土、氢氧化钠、聚阴离子纤维素、乳化沥青、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂。
（3）在容器（钻井液杯）中加入水，在6000rpm转速条件下，按顺序添加钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂、降滤失剂、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂，充分搅拌后即得到本实施例强固壁防塌水基钻井液。
其中，上述桥接封堵剂的制备方法如下：
（1）将8g乳酸和9.7g乳酸钠加入反应容器，充分溶解；将11.09 g KAl(SO4)2·12H2O至反应容器中，充分搅拌溶解后，维持反应体系温度为60℃，反应时间为1h；
（2）逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，调节反应体系pH至10，将反应体系温度调节至40℃，继续搅拌60min；
（3）将（2）中混合物用无水乙醇提纯两次，然后将所得产物加热浓缩，真空干燥，即为桥接封堵剂。
上述的化学固壁剂的制备方法如下：
（1）将邻苯二酚单体（II）和乙醇加入反应容器，充分溶解，将激活剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与甲醇按质量1:0.8混合，加入反应容器，将邻苯二酚单体激活0.5-1h；
（2）将支化的聚乙烯亚胺（III）与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；
（3）通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂甲酸，反应的起始温度为40℃，反应时间为12h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；
（4）将步骤（3）中的中间产物溶解于硼酸盐缓冲溶液中养护，使其充分交联；
（5）旋转蒸发去除步骤（4）悬浊液中的无水乙醇，然后置于透析袋中以去离子水透析，真空冷冻干燥，最终得到淡紫色固体产物。
其中，邻苯二酚单体（II）的基团通式如（6），
式（6）
式中，R为碳原子数为2的烷基。
所述的支化的聚乙烯亚胺通式如（7），
式（7）
式中，l、m、n都为2。
上述的化学胶结剂按照如下方法制备而得：以铝土矿、矾土、石灰石、石英砂为原料，按照20g铝土矿，15g矾土、15g石灰石、10g石英砂的质量比在1200℃下烧制，将产物磨细至1mm，即得到化学胶结剂。
实施例4，
本发明提供的强固壁防塌水基钻井液的制备方法如下：
（1）以每100mL水中加入的量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土5g、碳酸钠1g、羧甲基纤维素3g、乳化沥青5g、桥接封堵剂3g、化学固壁剂4g、化学胶结剂10g。
（2）按照（1）中配比，称取适量的水、钠基膨润土、氢氧化钠、聚阴离子纤维素、乳化沥青、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂。
（3）在容器（钻井液杯）中加入水，在12000rpm转速条件下，按顺序添加钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂、降滤失剂、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂，充分搅拌后即得到本实施例强固壁防塌水基钻井液。
其中，上述桥接封堵剂的制备方法如下：
（1）将8g乳酸和9.7g乳酸钠加入反应容器，充分溶解；将6gAlCl3·6H2O和5 g KAl(SO4)2·12H2O至反应容器中，充分搅拌溶解后，维持反应体系温度为60℃，反应时间为1h；
（2）逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，调节反应体系pH至10，将反应体系温度调节至40℃，继续搅拌60min；
（3）将（2）中混合物用无水乙醇提纯两次，然后将所得产物加热浓缩，真空干燥，即为桥接封堵剂。
上述的化学固壁剂的制备方法如下：
（1）将邻苯二酚单体（II）和乙醇加入反应容器，充分溶解，将激活剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与甲醇按质量1:2混合，加入反应容器，将邻苯二酚单体激活0.5-1h；
（2）将支化的聚乙烯亚胺（III）与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；
（3）通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂甲酸，反应的起始温度为50℃，反应时间为4h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；
（4）将步骤（3）中的中间产物溶解于硼酸盐缓冲溶液中养护，使其充分交联；
（5）旋转蒸发去除步骤（4）悬浊液中的无水乙醇，然后置于透析袋中以去离子水透析，真空冷冻干燥，最终得到淡紫色固体产物。
其中，邻苯二酚单体（II）的基团通式如（6），
式（6）
式中，R为碳原子数为4的烷基。
所述的支化的聚乙烯亚胺通式如（7），
式（7）
式中，l、m、n都为1。
上述的化学胶结剂按照如下方法制备而得：以铝土矿、矾土、石灰石、石英砂为原料，按照30g铝土矿，30g矾土、30g石灰石、30g石英砂的质量比在1500℃下烧制，将产物磨细至0.1mm，即得到化学胶结剂。
实施例5，与上述实施例不同之处是：
本发明采用的桥接封堵剂含有铝离子和式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构单元；
式（1）；式（2）；式（3）；式（4）
R1、R2、R3、R4可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、-OH、、，其中至少有一者包含；R5、R6、R7可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、或，其中至少有一者包含；n为0-3的正整数。
在一些可选的实施例中，所述的桥接封堵剂可以市售获得，也可按照中国专利文件CN106947438A中介绍的方法制得。
在一些可选的实施例中，所述的特定的化学固壁剂含有如式（5）所示的结构：
式（5）；
式（5）中， R1可为氢、碳原子数为1-4的烷基、苯基、-NH2、，R2可为氢、-NH2、碳原子数为1-4的烷基、苯基、，并且R1和R2中至少有一者为，R3为碳原子数为1-4的烷基，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。
增粘剂可以采用聚阴离子纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，黄原胶中的一种或多种；
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种强固壁防塌水基钻井液，其特征是包括如下重量份成分：钠基膨润土3-5份、pH调节剂0.2-1份、增粘剂0.5-3份、降滤失剂1-5份、桥接封堵剂0.5-3份、化学固壁剂0.5-4份、化学胶结剂3-10份和水100份；
所述的pH调节剂为碳酸钠或氢氧化钠中的一种或多种，所述的增粘剂为聚阴离子纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，黄原胶中的一种或多种；降滤失剂为乳化沥青。
2.根据权利要求1所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的桥接封堵剂含有铝离子和式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构单元；
式（1）；式（2）；式（3）；式（4）
R1、R2、R3、R4可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、-OH、、，其中至少有一者包含；R5、R6、R7可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、或，其中至少有一者包含；n为0-3的正整数。
3.根据权利要求1所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的化学固壁剂含有如式（5）所示的结构：
式（5）；
式（5）中， R1可为氢、碳原子数为1-4的烷基、苯基、-NH2、，R2可为氢、-NH2、碳原子数为1-4的烷基、苯基、，并且R1和R2中至少有一者为，R3为碳原子数为1-4的烷基，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。
4.（1）将含有式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构的有机酸或对应的碱金属盐加入反应容器，充分溶解；将含铝化合物加入至反应容器中，充分搅拌溶解后，维持反应体系温度为50-60℃，反应时间为1-2h；
（2）逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，调节反应体系pH至10-11，维持反应体系温度为30-40℃，继续搅拌0.5-1h；
（3）将（2）中混合物用无水乙醇提纯两次，然后将所得产物加热浓缩，真空干燥，即为桥接封堵剂。
5.根据权利要求4所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的含铝化合物为AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O、KAl(SO4)2·12H2O中的一种或多种；含有式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构的有机酸或对应的碱金属盐中的COO-与含铝化合物中Al的物质的量之比为3.5-4.5:1。
6.根据权利要求3所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的化学固壁剂通过以下方法制备得到：
（1）将邻苯二酚单体（II）和乙醇加入反应容器，充分溶解，将激活剂与甲醇按质量1:0.8 ~2混合，加入反应容器，将邻苯二酚单体激活0.5-1h；
（2）将支化的聚乙烯亚胺（III）与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；
（3）通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂，反应的起始温度为40-50℃，反应时间为4-12h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；
（4）将步骤（3）中的中间产物溶解于缓冲溶液中养护，使其充分交联；
（5）旋转蒸发去除步骤（4）悬浊液中的无水乙醇，然后置于透析袋中以去离子水透析，真空冷冻干燥，最终得到产物。
7.根据权利要求6所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的激活剂可以为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物中的一种或多种；所述的催化剂可以为甲酸、冰醋酸、丙酸、盐酸、氯仿中的一种或多种；缓冲溶液可以为硼酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、三羟基氨基甲烷缓冲溶液中的一种。
8.根据权利要求6所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的邻苯二酚单体（II）的基团通式如（6），
式（6）
式中，R为碳原子数为1~4的烷基。
9.根据权利要求6所述的强固壁防塌水基钻井液，其特征是：所述的支化的聚乙烯亚胺通式如（7），
式（7）
式中，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的强固壁防塌水基钻井液的制备方法，其特征是：将所述钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂、降滤失剂、桥接封堵剂、化学固壁剂、化学胶结剂在钻速不小于6000rpm，不大于12000rpm的搅拌条件下加入水中，其中钠基膨润土、pH调节剂、增粘剂是按照上述顺序依次加入水中，充分搅拌后即得所述强固壁防塌水基钻井液。
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