CN111621271A - 一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液及其制备方法 - Google Patents

一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钻井液领域，具体地，涉及一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液及其制备方法，该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、包被剂和水。本发明提供的钻井液具有“盐响应和自组装”特性，在高盐环境中能够保持剪切后结构迅速恢复、低的极限高剪切速率黏度和良好的剪切稀释性等流变特性，以及良好的降滤失性、储层保护性能和抑制岩屑分散性能，同时具备良好的抗温和抗污染性能。

Description

一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井液领域，具体地，涉及一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液及其制备方法。
背景技术
为缓解我国不断攀升的油气对外依存度，加大了非常规等复杂油气资源的勘探开发力度，现有水基钻井液技术总体上能够满足复杂油气藏安全高效钻进，其中聚合物钻井液经过五十多年的发展，在提高机械钻速、减少井下复杂情况或事故等方面发挥了巨大作用，但是仍存在流变性能不佳和抗盐性能不足等问题，严重影响“降本增效”目标的实现。
目前，提高钻井液剪切稀释特性的常用方法是尽可能采用线性高分子聚合物处理剂，但高剪切速率(如：钻头水眼处)可使分子链发生断裂，破坏处理剂特性，且不可逆。
同时，为提高钻井液抗盐污染能力，目前的应对措施多是在聚合物分子链中引入强水化基团(如磺酸基团)来维持其在高盐环境中的水化分散，以实现抗盐性能。但这种方法无法从根本上避免盐水环境中电解质离子对聚合物分子链上带电基团的电荷屏蔽作用，抗盐污染能力有限。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种新的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液，所述钻井液不仅具有优异的盐响应特性，而且还具有较好的剪切恢复性能(自组装特性)以及较好的储层保护性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液，该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、包被剂和水；
所述超分子提切剂选自黄原胶、磺化淀粉、阴离子型聚丙烯酰胺和两性离子聚丙烯酰胺中的至少一种；所述超分子降滤失剂中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；所述超分子降滤失剂的重均分子量为5万-50万；
Figure BDA0002526528340000021
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-6重量份；所述NaOH的含量为0-3重量份；所述KCl的含量为0-8重量份；所述碳酸钙的含量为0-8重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.1-4重量份；所述超分子提切剂的含量为0.1-4重量份；所述封堵剂的含量为2-6重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0-0.8重量％。
本发明第二方面提供一种制备前述第一方面所述的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液的方法，该方法包括：将前述第一方面所述的钻井液中的各组分进行混合。
与现有技术相比，本发明提供的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液至少具有如下优势：
(1)本发明提供的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液具有优异的盐响应特性和自组装特性，在高盐环境中能够保持剪切后结构迅速恢复，以及低的极限高剪切速率黏度和良好的剪切稀释性等流变特性；
(2)本发明提供的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液具有良好的储层保护性能，以及降滤失、抑制岩屑分散性能，同时还具备良好的抗温和抗污染性能；
(3)本发明提供的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液在高盐环境中表现出优异性能，为抗盐聚合物的发展提供了新思路，同时也为钻井液抗钙、抗高温等性能的进一步提升开辟了新方向。
本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为实施例6与对比例2-3制备的钻井液在高、低应变转变过程中弹性模量的结果对比图；
图2为实施例8-9与对比例2-3制备的钻井液的泥页岩岩屑滚动回收率的结果对比图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液，该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、包被剂和水；
所述超分子提切剂选自黄原胶、磺化淀粉、阴离子型聚丙烯酰胺和两性离子聚丙烯酰胺中的至少一种；所述超分子降滤失剂中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；所述超分子降滤失剂的重均分子量为5万-50万；
Figure BDA0002526528340000041
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-6重量份；所述NaOH的含量为0-3重量份；所述KCl的含量为0-8重量份；所述碳酸钙的含量为0-8重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.1-4重量份；所述超分子提切剂的含量为0.1-4重量份；所述封堵剂的含量为2-6重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0-0.8重量％。
本发明中，需要说明的是，所述钻井液中的水作为溶剂使用，所述水可以为纯的蒸馏水和/或去离子水，也可以为含有蒸馏水和/或去离子水的混合溶剂，本领域技术人员不用理解为对本发明的限制。
优选地，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0-1.5重量份；所述KCl的含量为0-5重量份；所述碳酸钙的含量为0-4重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0.2-0.8重量％，由此，获得的钻井液具有更优的盐响应特性，自组装特性，以及更好的储层保护性能，同时还具有更好的岩屑滚动回收性能。
优选地，为了获得具有更好的盐响应和自组装特性的钻井液，在所述超分子降滤失剂中，以所述超分子降滤失剂的总重量为基准，所述结构单元A的含量为5-30重量％；所述结构单元B的含量为40-90重量％；所述结构单元C的含量为5-30重量％。
优选地，所述超分子降滤失剂的重均分子量为20万-40万。
本发明对所述超分子降滤失剂的来源没有特别的限制，所述超分子降滤失剂可以通过商购获得，也可以结合有机合成领域内的已知文献中提供的方法自制合成得到。
优选地，为了获得具有更好的储层保护性能的钻井液，所述封堵剂选自白沥青、褐煤、磺化沥青中的至少一种。
优选地，为了获得具有更好的盐响应和自组装特性的钻井液，所述包被剂选自水解聚丙烯酰胺、多元聚合物乳液包被剂中的至少一种。
本发明中，所述多元聚合物乳液包被剂可以为现有已知的各种二元以上的多元聚合物乳液包被剂，例如为丙烯酰胺/丙烯酸共聚物乳液包被剂、丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物乳液包被剂、丙烯酰胺/丙烯酸/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物乳液包被剂。
优选地，所述碳酸钙的平均粒径为1000-3000目。
优选地，所述钻井液的密度为1-3g/cm3。
更优选地，所述钻井液的密度为1.1-2g/cm3。
根据本发明第一方面所述的钻井液，提供以下几种优选的具体实施方式。
具体实施方式1
该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂和水；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0.1-1.5重量份；所述KCl的含量为1-5重量份；所述碳酸钙的含量为1-4重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份。
具体实施方式2
该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂和水；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份。
具体实施方式3
该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、水和包被剂；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0.1-1.5重量份；所述碳酸钙的含量为1-4重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0.2-0.8重量％。
具体实施方式4
该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、包被剂和水；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0.1-1.5重量份；所述KCl的含量为1-5重量份；所述碳酸钙的含量为1-4重量份；所述重晶石的含量为10-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0.1-36重量份；所述包被剂的含量为0.2-0.8重量％。
以上优选的具体实施方式1-4中的钻井液具有更优异的盐响应、自组装特性，更好的储层保护性能以及更优的抗温和抗污染性能效果。
本发明中，特定种类及用量的所述超分子提切剂和所述超分子降滤失剂相互配合在钻井液体系中起到保持体系流变性能稳定和控制滤失的独特性能，进一步地与所述钻井液体系中的其它组分匹配配合，从而获得流变性能和滤失性能稳定且具有盐响应特性、自组装特性以及储层保护性能的钻井液。
本发明提供的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液具有“盐响应和自组装”特性，在高盐环境中能够保持剪切后结构迅速恢复、低的极限高剪切速率黏度和良好的剪切稀释性等流变特性；具有良好的降滤失性、储层保护性能和抑制岩屑分散性能，同时具备良好的抗温和抗污染性能。
并且，本发明提供的钻井液用于现场应用时，具有良好的携岩性能和抑制性能，不仅能够减小井下复杂情况的发生、提高机械钻速，还能防止井径扩大的发生，具备良好的推广应用前景。
如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备前述第一方面所述的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液的方法，该方法包括：将前述第一方面所述的钻井液中的各组分进行混合。
在本发明第二方面中，本发明对所述混合的具体条件没有特别限制，只要能够使得所述钻井液中的各组分能够充分的混合均匀即可，但是，为了能够得到性能更优的钻井液，优选地，所述混合的条件包括：温度为20-35℃；时间为0.5-2h。
另外，本发明中所述的制备方法中还可以包括本领域公知的各种常规的后处理操作，本发明对此没有特别限制，可以采用本领域常规的操作进行，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，涉及到的实验仪器和原料均为市售品。
实验仪器
ZNN-6六速旋转黏度计、GJS-B12K变频高速搅拌机、BGRL-5滚子加热炉、LHG-3陈化釜、42-2A高温高压失水仪、ZNG-3六联中压失水仪，均购于青岛同春石油仪器有限公司；JHMD-Ⅱ高温高压岩心动态损害评价系统，购于荆州市现代石油科技发展有限公司。
原料
膨润土：山东华潍膨润土有限公司；
NaOH、KCl、碳酸钙、NaCl：均为工业级，均购自北京石大博诚科技有限公司，其中，在没有特别说明的情况下，碳酸钙的平均粒径均为2000目；
重晶石：购自四川正蓉实业有限公司；
超分子降滤失剂：以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的超分子降滤失剂的重均分子量均为36万，其中，结构单元A的含量为10重量％；结构单元B的含量为80重量％；结构单元C的含量为10重量％，购自北京石大博诚科技有限公司；
超分子提切剂：以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的超分子提切剂均为两性离子聚丙烯酰胺，购自北京石大博诚科技有限公司，牌号为E27；
封堵剂：以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的封堵剂均为白沥青，购自北京石大博诚科技有限公司；
包被剂：以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的包被剂均为多元聚合物乳液包被剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物乳液包被剂)，购自北京石大博诚科技有限公司，牌号为EB；
聚阴离子纤维素(PAC-LV)：购自北京石大博诚科技有限公司，牌号为PAC-LV；
抗盐降滤失剂：丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/二烯丙基二甲基氯化铵三元共聚物，购自北京石大博诚科技有限公司，牌号为GBG；
黄原胶：购自北京石大博诚科技有限公司；
磺化酚醛树脂(SMPFL)：购自北京石大博诚科技有限公司；
抗温降滤失剂：苯乙烯磺酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酰胺共聚物(KTF)，购自北京石大博诚科技有限公司；
磺化褐煤树脂(SPNH)：购自北京石大博诚科技有限公司。
以下实例中，涉及到的性能的测试方法如下：
1、流变性能测试
按照石油天然气行业标准SY/T 5621-1993《钻井液测试程序》利用ZNN-6六速旋转黏度计来测定钻井液的流变参数，如表观黏度(AV)、塑性黏度(PV)、动切力(YP)、初终切(Gel 10”/10’)、6转和3转读数(Φ6/Φ3)。
剪切恢复流变性能的测定：使用HAAKE流变仪(MARS60，Thermo FisherScientific，USA)对钻井液的剪切恢复性能进行测定。从高应变(0.1％应变)至低应变(100％应变)进行了三个循环的剪切和恢复，每一段剪切和恢复的时间均为3min。
2、滤失性能测试
按照石油天然气行业标准SY/T 5621-1993《钻井液测试程序》利用ZNG-3六联中压失水仪和42-2A高温高压失水仪来测定中压滤失量FL(API)(测试温度25℃，测试压力0.69MPa)，高温高压滤失量FL(HTHP)(测试温度与待测的钻井液相应的老化温度相同，测试压力3.5MPa)。
3、岩屑滚动回收率测试
将20g页岩岩屑(粒径在2.0-3.2mm)放置于老化罐中，然后向其中加入清水或钻井液，并在120℃滚子炉中热滚16h，将老化罐取出冷却后，过筛孔为0.45mm的筛子，将留在筛网上的岩屑颗粒干燥至恒重，计算热滚回收率，热滚回收率为干燥后的岩屑重量与初始岩屑重量的比值。
4、抗污染性能评价
将污染物加入到钻井液中之后，在高速搅拌机上充分搅拌1h，然后测量钻井液的滤失和流变性能，测量完成之后，将钻井液置于老化罐中在120℃滚子炉中热滚16h进行老化后，再次测量钻井液的滤失和流变性能。
5、储层保护性能评价
按照SY/T 6540—2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》评价钻井液对人造岩心污染前后气相渗透率的恢复值，即污染后的渗透率占污染前的渗透率的百分比。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，所述重量份(份)均指10g。
实施例1A
钻井液的配方具体见表1；
制备过程如下：
将钻井液中的各组分进行混合，混合条件包括：温度25℃，时间1h，得到钻井液Z0A#。
其余实施例采用与实施例1A相似的方式，不同的是，采用的钻井液的配方与实施例1A不同，具体配方见表1，其余均与实施例1A相同，制备得到钻井液。
表1
实施例1A 实施例1B 实施例1C 实施例1D
水/份 100 100 100 100
膨润土/份 2 2 2 2
NaOH/份 0.5 0.5 0.5 0.5
KCl/份 5 5 5 5
碳酸钙/份 4 4 4 4
重晶石/份 140 135 130 122
超分子降滤失剂/份 1.8 1.8 1.8 1.8
超分子提切剂/份 1.5 1.5 1.5 1.5
封堵剂/份 3 3 3 3
NaCl/份 0 10 20 36
钻井液编号 Z0A# Z0B# Z0C# Z0D#
钻井液密度/g/cm<sup>3</sup> 1.8 1.8 1.8 1.8
表1(续1)
实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
水/份 100 100 100 100
膨润土/份 1 1 2 2
NaOH/份 0.5 0.5 0.5 0.5
KCl/份 5 5 5 5
碳酸钙/份 4 4 4 4
重晶石/份 28 62 125 176
超分子降滤失剂/份 0.7 0.7 1.8 3
超分子提切剂/份 0.6 0.6 1.5 2
封堵剂/份 3 3 3 3
NaCl/份 30 30 30 30
钻井液编号 Z1# Z2# Z3# Z4#
钻井液密度/g/cm<sup>3</sup> 1.3 1.5 1.8 2.0
表1(续2)
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
水/份 100 100 100 100
膨润土/份 2 1 4 3
NaOH/份 / 0.5 0.2 0.2
KCl/份 / 5 / /
碳酸钙/份 / 4 3 3
重晶石/份 / / 80 80
超分子降滤失剂/份 2.3 0.7 2 3
超分子提切剂/份 2 0.6 0.5 0.8
封堵剂/份 3 3 2 3
NaCl/份 30 30 15 15
包被剂/份 / / 0.3 0.3
钻井液编号 Z5# Z6# Z7# Z8#
钻井液密度/g/cm<sup>3</sup> 1.13 1.13 1.55 1.55
对比例1-5采用与实施例1A相似的方式，不同的是，采用的钻井液的配方与实施例1A不同，具体配方如下，其余均与实施例1A相同，制备得到钻井液，对比例1的具体配方见表2。
表2
对比例1A 对比例1B 对比例1C 对比例1D 对比例1E
水/份 100 100 100 100 100
膨润土/份 2 2 2 2 2
NaOH/份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
KCl/份 5 5 5 5 5
碳酸钙/份 4 4 4 4 4
重晶石/份 140 135 130 122 120
PAC-LV/份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
抗盐降滤失剂/份 2 2 2 2 2
封堵剂/份 3 3 3 3 3
NaCl/份 0 10 20 36 30
钻井液编号 DZ0A# DZ0B# DZ0C# DZ0D# DZ0E#
钻井液密度/g/cm<sup>3</sup> 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
对比例2：
对比钻井液1#(DZ1#)：100重量份水+2重量份膨润土+0.3重量份PAC-LV+0.3重量份黄原胶+1重量份淀粉+3重量份封堵剂+3重量份KCl，密度为1.02g/cm3。
对比例3：
对比钻井液2#(DZ2#)：100重量份水+2重量份膨润土+1重量份SMPFL(磺化酚醛树脂)+2重量份KTF(抗温降滤失剂)+2重量份SPNH(磺化褐煤树脂)+3重量份封堵剂，密度为1.02g/cm3。
对比例4：
对比钻井液3#(DZ3#)：100重量份水+2重量份膨润土+0.5重量份NaOH+0.5重量份PAC-LV+2重量份抗盐降滤失剂+5重量份KCl+4重量份碳酸钙+3重量份封堵剂+30重量份NaCl，密度为1.13g/cm3。
对比例5：
对比钻井液4#(DZ4#)：100重量份水+2重量份膨润土+1重量份SMPFL(磺化酚醛树脂)+2重量份KTF(抗温降滤失剂)+2重量份SPNH(磺化褐煤树脂)+3重量份封堵剂+87重量份重晶石，密度为1.55g/cm3。
对比例6
采用与实施例1D相似的方式，不同的是，采用的钻井液的配方与实施例1D不同，其余均与实施例1D相同，制备得到钻井液，对比例6的具体配方见表2(续表)。
表2(续表)
实施例1D 对比例6A 对比例6B 对比例6C 对比例6D 对比例6E
水/份 100 100 100 100 100 100
膨润土/份 2 2 2 2 2 2
NaOH/份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
KCl/份 5 5 5 5 5 5
碳酸钙/份 4 4 4 4 4 4
重晶石/份 122 122 122 122 122 122
超分子降滤失剂/份 1.8 1.8 1.8 / 1.8 1.8
超分子提切剂/份 1.5 / 6 1.5 1.5(淀粉) 1.5
封堵剂/份 3 3 3 3 3 /
NaCl/份 36 36 36 36 36 36
钻井液编号 Z0D# DZ5A# DZ5B# DZ5C# DZ5D# DZ5E#
钻井液密度/g/cm<sup>3</sup> 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
注：表2中，对比例6D中使用的提切剂为淀粉，购自北京石大博诚科技有限公司牌号DF-120。
测试例
1、钻井液体系“盐响应”性评价
分别测试以上实例制备得到的钻井液老化后的流变性能和滤失性能，并且本发明示例性地提供了以下实例的测试结果，具体见表3，老化条件包括：温度为150℃，时间为16h。
表3
Figure BDA0002526528340000141
从上述结果能够看出，随着盐浓度的增加，本发明提供的钻井液的黏度和动切力增加、滤失量减小，起到增黏提切和降滤失的作用，表现出良好的“盐响应”特性；而对比例中的钻井液随着盐浓度的增加，钻井液的黏度和切力下降、滤失量增加，钻井液性能逐步恶化。
2、高盐环境下不同密度的钻井液的性能测试
分别测试以下实例的钻井液老化前后的流变性能和滤失性能，具体测试结果见表4。
表4
Figure BDA0002526528340000142
Figure BDA0002526528340000151
表4(续表)
Figure BDA0002526528340000152
从上述结果能够看出，在NaCl含量为30重量份的高盐环境下，本发明提供的钻井液在老化前后流变及滤失性能稳定且良好；而对比例的钻井液在高温老化后，黏度和切力降幅较大，并伴有部分重晶石沉淀，悬浮能力远不如相同密度的本发明提供的钻井液；此外对比例的钻井液的滤失量也明显多于本发明的钻井液；
从上述结果特别是在饱和盐条件下的实施例1D与对比例6A-6E的结果能够看出，当所述钻井液体系中不含有超分子提切剂、或者超分子提切剂不是黄原胶、磺化淀粉、阴离子型聚丙烯酰胺和两性离子聚丙烯酰胺中的至少一种时，所述钻井液的黏度和动切力较小，滤失量较大；当所述钻井液体系中含有的超分体提切剂过量(超过4重量份)时，钻井液的表观黏度和塑性黏度显著升高，使钻井液流动性变差，不利于提高钻头水功率；以及当所述钻井液体系中不含有超分子降滤失剂时，钻井液滤失量大幅增加，黏度和切力也明显下降；当所述钻井液体系中不含有封堵剂时，得到的钻井液的滤失量较大，黏度切力有所减小，也就是说，本发明中，通过特定含量及种类的超分子提切剂、超分子降滤失剂、封堵剂与钻井液体系中的其它组分配合，才能够获得流变性能和滤失性能稳定且良好的钻井液。
也即，本发明提供的钻井液体系，超分子提切剂、超分子降滤失剂互相配合在钻井液体系中起到了保持体系流变性能稳定和控制滤失的独特性能，与钻井液体系中的其它组分配合，从而才能获得流变性能稳定且滤失性能稳定且良好的钻井液。
3、钻井液的剪切恢复流变性(自组装特性)评价
采用HAAKE流变仪测量钻井液在高、低应变转变过程中弹性模量的变化情况来评价以上实例制备的钻井液在150℃高温老化后的“自组装”能力，本发明示例性地提供了部分实例的测试结果，具体结果见图1。
图1中，弹性模量反映钻井液这种黏弹性流体中高分子聚合物之间或与胶体颗粒之间形成的空间网络结构强度的大小，钻井液的弹性模量高，则表明其内部形成的网络结构强度大，更有利于悬浮和携带岩屑。
从图1中能够看出，在高应变(高剪切)条件下，三种钻井液的弹性模量都低于0.2Pa，表明其空间网络结构已被充分破坏。在高应变过程结束后，进入到低应变(低剪切)状态三种钻井液的弹性模量都开始增长，表明其内部的网络结构开始恢复。其中对比钻井液1#(对比例2)的弹性模量在三个低应变条件下的增长都较为缓慢，且始终未达到一个稳定值，表明其剪切恢复性能较差，即相对另外2组的钻井液而言，“自组装”能力最差。对比钻井液2#(对比例3)在第一个低应变区中，弹性模量的增长过程较长，且未达到稳定状态，其结构恢复所需时间较长，在进入第二和第三低应变区后，弹性模量在增长了一段时间之后开始趋于稳定，表明其结构恢复到一个相对稳定的状态需要一段时间，也就是说“自组装”能力较差。相比之下，在三个低应变区，本发明提供的钻井液的弹性模量都能迅速增长，且增长过程最短，弹性模量很快增长至趋于稳定的状态，表明其在高应变后结构能够快速恢复，具有较强的“自组装”能力。
同时，需要说明的是，即使对比钻井液2#在低剪切区的恢复过程中最终的弹性模量高于本发明提供的钻井液，但其恢复至相对稳定的弹性模量所用时间较超分子钻井液更长，表明对比钻井液2#的恢复过程相对缓慢、结构恢复或“自组装”能力远不及本发明提供的钻井液。
4、钻井液的极限高剪切速率黏度和剪切稀释等流变特性评价
本发明采用HAAKE流变仪测试了以上实例制备得到的钻井液的极限高剪切速率黏度和剪切稀释特性，并且利用卡森模型对钻井液的流变特性进行了评价，分别计算了各个钻井液的极限高剪切速率黏度η∞、卡森动切力τc、剪切稀释系数Im，并且示例性地提供了以下部分实例的测试结果，具体见表5。
表5：钻井液的卡森流变参数
Figure BDA0002526528340000171
Figure BDA0002526528340000181
注：极限高剪切黏度η∞可近似认为是钻头水眼处的黏度，该值越低越有利于破岩和提高机械钻速；卡森动切力τc表示钻井液内部网架结构的强度，可反映钻井液的携岩及悬浮能力；剪切稀释系数Im用来表征钻井液剪切稀释性的强弱，Im越大表明剪切稀释性越强。
从表5中能够看出，随着钻井液密度的增大，η∞和τc呈增加趋势，此外，随着钻井液密度的增加，对钻井液悬浮性能的要求随之增加，从而τc表现出增加趋势。
特别地，通过实施例4和对比例1E对比能够看出，同一密度下(1.8g/cm3)，在老化前后，实施例4的钻井液的η∞显著低于对比例1E，并且实施例4的卡森动切力Im和τc均高于对比例1E，这表明本发明提供的钻井液不仅具有较低的极限高剪切黏度和较好的剪切稀释性，有利于实现高的钻头水功率和提高喷射钻井速度，而且具备较好的悬浮性能，能够更好携带岩屑和清洁井眼。
特别地，通过实施例7和对比例4对比能够看出，在不加重条件下，经过150℃高温老化后，实施例7的超分子钻井液的c略有减小，而对比例4的τc下降明显，表明本发明的钻井液稳定的悬浮能力；此外，对比例4的η∞明显高于实施例7的钻井液的η∞，而其Im也较本发明的钻井液低，表明本发明提供的钻井液有着较低的极限高剪切速率下的黏度η∞和更好的剪切稀释性，所述钻井液的η∞和τc已达到理想范围，需要特别说明的是，非加重钻井液的η∞＝2～6mPa·s、τc＝0.5～3Pa)，这是本领域以前聚合物钻井液难以实现的。
5、钻井液抗温性、抑制性和抗污染能力评价
(1)抗温性能评价
分别测试以上实例制备得到的钻井液在高温条件下热滚不同时间，其流变和滤失性能的变化情况，并且本发明示例性地提供了如下实例的测试结果，具体见表6。
表6：钻井液的基本性能随热滚时间的变化
Figure BDA0002526528340000191
从上述能够看出，在经历了从16h到72h的热滚后，实施例8制备的钻井液的黏度、切力出现小幅下降，滤失量虽然略有增加，但其性能并未遭到破坏；实施例9制备的钻井液的黏度、切力均未出现下降，并且滤失量没有增大，说明本发明提供的钻井液的抗温性能优异。进一步地，通过二者结果的比较能够看出，在一定范围内增加超分子处理剂(如超分子提切剂和超分子降滤失剂)的含量有利于提高钻井液体系的抗温性。
(2)岩屑滚动回收率
本发明测试了以上实例制备得到的钻井液的泥页岩岩屑滚动回收率，并且与清水的作对比，本发明示例性地提供了以下实例的测试结果，具体结果见图2。
从图2能够看出，本发明提供的钻井液的滚动回收率均在90重量％以上，高于对比例2(76.28重量％)和对比例3(83.51重量％)，并且远高于清水的滚动回收率(2.92重量％)。
此外，热滚回收后，本发明的钻井液中岩屑的颗粒状态仍保持相对完整的形貌，说明本发明的钻井液具有良好的抑制页岩分散的性能。
(3)抗污染性能评价
本发明测试了以下实例制备的钻井液的抗污染性能，具体结果见表7。
表7：钻井液抗污染性能评价
Figure BDA0002526528340000192
Figure BDA0002526528340000201
备注：老化条件为120℃，16h
从表7能够看出，实施例8的钻井液与对比例5在同一密度(1.55g/cm3)下污染前后的流变及滤失性能。
具体地，在10重量％(以钻井液中的水为基准)的膨润土污染后，实施例8的钻井液表观黏度略有增加，Φ6/Φ3读数在老化后基本无明显变化，表明10重量％的土侵并未造成钻井液流变性能的恶化；而对比例5的钻井液的表观黏度大幅增加，老化之后表观黏度只有小幅下降，表明其抗土侵性能有限；
此外，在0.5重量％CaCl2(以钻井液中的水为基准)污染后，对比例5的钻井液的滤失量略有增加，3重量％NaHCO3(以钻井液中的水为基准)污染后，对比例5的钻井液的性能无明显变化；而在0.5重量％CaCl2和3重量％的NaHCO3的污染后，本发明提供的钻井液的流变及滤失参数几乎无明显变化，表明本发明提供的钻井液良好的抗污染性能。
6、储层保护性能评价
本发明通过评价渗透率恢复值来反映钻井液体系的储层保护性能，本发明提供了以下实例的钻井液对岩心的渗透率恢复值测试结果，具体结果如8表所示。
表8：钻井液体系的渗透率恢复情况
Figure BDA0002526528340000211
从表8中的数据能够看出，本发明提供的三个不同密度的钻井液的渗透率恢复值均大于90％，表现出良好的储层保护性能。
综上，本发明通过特定含量及种类的超分子提切剂、超分子降滤失剂、封堵剂与钻井液体系中的其它组分配合，得到的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液具有“盐响应和自组装”特性，在高盐环境中可保持剪切后结构迅速恢复、低的极限高剪切速率黏度和良好的剪切稀释性等流变特性，以及良好的抗温性能、抗污染性能和抑制岩屑分散性能；同时具备良好的降滤失性、储层保护性能。
另外，本发明提供的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液在高盐环境中表现出的优异性能，为抗盐聚合物的发展提供了新思路，同时也为钻井液抗钙、抗高温等性能的进一步提升开辟了新方向。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液，其特征在于，该钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、包被剂和水；
所述超分子提切剂选自黄原胶、磺化淀粉、阴离子型聚丙烯酰胺和两性离子聚丙烯酰胺中的至少一种；所述超分子降滤失剂中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；所述超分子降滤失剂的重均分子量为5万-50万；
Figure FDA0002526528330000011
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-6重量份；所述NaOH的含量为0-3重量份；所述KCl的含量为0-8重量份；所述碳酸钙的含量为0-8重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.1-4重量份；所述超分子提切剂的含量为0.1-4重量份；所述封堵剂的含量为2-6重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0-0.8重量％。
2.根据权利要求1所述的钻井液，其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0-1.5重量份；所述KCl的含量为0-5重量份；所述碳酸钙的含量为0-4重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0.2-0.8重量％。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液，其中，所述钻井液选自以下钻井液中的至少一种；
钻井液1：所述钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂和水；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0.1-1.5重量份；所述KCl的含量为1-5重量份；所述碳酸钙的含量为1-4重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；
钻井液2：所述钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂和水；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；
钻井液3：所述钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、水和包被剂；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0.1-1.5重量份；所述碳酸钙的含量为1-4重量份；所述重晶石的含量为0-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0-36重量份；所述包被剂的含量为0.2-0.8重量％；
钻井液4：所述钻井液中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的膨润土、NaOH、KCl、碳酸钙、重晶石、NaCl、超分子降滤失剂、超分子提切剂、封堵剂、包被剂和水；
其中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-4重量份；所述NaOH的含量为0.1-1.5重量份；所述KCl的含量为1-5重量份；所述碳酸钙的含量为1-4重量份；所述重晶石的含量为10-180重量份；所述超分子降滤失剂的含量为0.5-3.5重量份；所述超分子提切剂的含量为0.5-3重量份；所述封堵剂的含量为2-4重量份；所述NaCl的含量为0.1-36重量份；所述包被剂的含量为0.2-0.8重量％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钻井液，其中，在所述超分子降滤失剂中，以所述超分子降滤失剂的总重量为基准，所述结构单元A的含量为5-30重量％；所述结构单元B的含量为40-90重量％；所述结构单元C的含量为5-30重量％。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的钻井液，其中，所述超分子降滤失剂的重均分子量为20万-40万。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的钻井液，其中，所述封堵剂选自白沥青、褐煤、磺化沥青中的至少一种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的钻井液，其中，所述包被剂选自水解聚丙烯酰胺、多元聚合物乳液包被剂中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的钻井液，其中，所述碳酸钙的平均粒径为1000-3000目。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的钻井液，其中，所述钻井液的密度为1-3g/cm3；
优选地，所述钻井液的密度为1.1-2g/cm3。
10.一种制备权利要求1-9中任意一项所述的盐响应型智能聚合物的饱和盐水钻井液的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-9中任意一项所述的钻井液中的各组分进行混合。
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