CN113831903B - 一种有机硅抑制剂及其制备方法、钻井液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钻井液技术领域，提供了一种有机硅抑制剂及其制备方法、钻井液及其应用。本发明的有机硅抑制剂，包括以下重量份数的制备原料：乙烯基三甲氧基硅烷10～20份，超支化聚乙烯亚胺100份。本发明的超支化聚乙烯亚胺不含有醚基，在高温下不易分解失效；且乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺通过碳碳键连接，避免了有机硅抑制剂因酯基引起的高温易分解性。因此，本发明提供的有机硅抑制剂具有优异的耐高温性。将上述有机硅抑制剂用于钻井液后，能够提高钻井液的耐高温性和抑制性，使钻井液能够用于易失稳泥页岩高温地层中。

Description

一种有机硅抑制剂及其制备方法、钻井液及其应用
技术领域
本发明涉及钻井液技术领域，尤其涉及一种有机硅抑制剂及其制备方法、钻井液及其应用。
背景技术
随着高温深井和复杂井油气资源的开发，对钻井液技术提出了挑战。尤其是易失稳泥页岩地层，对钻井液的滤失量、抑制性能要求更高。
现有技术，钻井液的抑制性能主要依靠有机硅抑制剂。公开号为CN111117580A和CN111116633A的专利报道了线性聚醚胺(或多烯多胺)与异氰酸酯基类以及丙烯基类硅烷偶联剂制备胺基硅醇类抑制剂，线性聚醚胺含有多个醚基使其在高温下易分解失效；再者，线性胺基硅醇类抑制剂高温下易出现分子链缠绕，使钻井液粘度上涨明显。文献(马双政等，胺基硅醇抑制剂的制备与性能评价，钻井液与完井液，2021年5月第38卷第3期：324-330)采用超支化聚乙烯亚胺(HPEI)与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为原料制备有酯基的胺基硅醇抑制剂，得到的酯基的胺基硅醇抑制剂不具有抗高温性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机硅抑制剂及其制备方法、钻井液及其应用。本发明提供的有机硅抑制剂具有优异的耐高温性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种有机硅抑制剂，包括以下重量份数的制备原料：
乙烯基三甲氧基硅烷10～20份，超支化聚乙烯亚胺100份。
优选地，所述超支化聚乙烯亚胺的相对分子量为4000～4500。
优选地，所述制备原料还包括有机溶剂。
本发明还提供了上述技术方案所述的有机硅抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺溶解，进行迈克尔加成反应，得到所述有机硅抑制剂。
优选地，所述迈克尔加成反应的温度为50～70℃，时间为9～11h。
本发明提供了一种钻井液，所述钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：
膨润土2.0～3.0％，NaOH0.2～0.25％，Na2CO30.2～0.25％，KCl5.0～6.0％，有机硅降滤失剂3.0～5.0％，抗高温增黏剂0.8～1.5％，有机硅抑制剂1.0～1.5％，加重材料；所述有机硅抑制剂为权利要求1～3任一项所述的有机硅抑制剂或权利要求4～5所述的制备方法得到的有机硅抑制剂。
优选地，所述有机硅降滤失剂包括以下重量份数的制备原料：
丙烯酰胺10～20份，N-乙烯基吡咯烷酮10～20份，丙烯磺酸钠10～20份，乙烯基三甲氧基硅烷1.0～1.5份，引发剂0.1～0.2份。
优选地，所述抗高温增黏剂包括改性淀粉；所述改性淀粉通过以下步骤制备得到：
将丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、十八烷基三甲基氯化铵和NaOH溶解，得到单体混合溶液；
将淀粉和水混合，进行糊化，得到糊化淀粉；
将所述单体混合溶液、糊化淀粉和过硫酸钠混合，进行接枝共聚反应，得到所述改性淀粉。
优选地，所述丙烯酰胺和丙烯磺酸钠的质量比为10：15；所述丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮的质量比为10：15；所述丙烯酰胺和十八烷基三甲基氯化铵的质量比为10：20；所述丙烯酰胺和NaOH的质量比为10：0.2；所述丙烯酰胺和淀粉的质量比为10：100；所述丙烯酰胺和过硫酸钠的质量比为10：0.03。
本发明还提供了上述技术方案所述的钻井液在易失稳泥页岩高温地层中的应用。
本发明提供了一种有机硅抑制剂，包括以下重量份数的制备原料：乙烯基三甲氧基硅烷10～20份，超支化聚乙烯亚胺100份。本发明的超支化聚乙烯亚胺不含有醚基，在高温下不易分解失效；且乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺通过碳碳键连接，避免了有机硅抑制剂因酯基引起的高温易分解性。因此，本发明提供的有机硅抑制剂具有优异的耐高温性。
本发明还提供了上述技术方案所述的有机硅抑制剂的制备方法，将乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺溶解，进行迈克尔加成反应，得到所述有机硅抑制剂。由于本发明以乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺为制备原料，使得迈克尔加成反应条件温和，工艺流程短。
本发明还提供了一种钻井液，所述钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：膨润土2.0～3.0％，NaOH0.2～0.25％，Na2CO30.2～0.25％，KCl5.0～6.0％，有机硅降滤失剂3.0～5.0％，抗高温增黏剂0.8～1.5％，有机硅抑制剂1.0～1.5％，加重材料；所述有机硅抑制剂为上述技术方案所述的有机硅抑制剂或上述技术方案所述的制备方法得到的有机硅抑制剂。本发明的钻井液使用了耐高温的有机硅抑制剂，再结合其他原料的含量及种类，得到了抑制性强的钻井液，能够应用于易失稳泥页岩高温地层中。
进一步地，有机硅降滤失剂能够进一步提高钻井液在高温下的降滤失性。
具体实施方式
本发明提供了一种有机硅抑制剂，包括以下重量份数的制备原料：
乙烯基三甲氧基硅烷10～20份，超支化聚乙烯亚胺100份。
制备本发明提供的有机硅抑制剂的原料包括重量份数为10～20份的乙烯基三甲氧基硅烷，优选为12～18份，进一步优选为14～16份。
以乙烯基三甲氧基硅烷的重量份数为基准，制备本发明提供的有机硅抑制剂的原料包括重量份数为100份的超支化聚乙烯亚胺。在本发明中，所述超支化聚乙烯亚胺的相对分子量优选为4000～4500。
本发明的有机硅抑制剂以超支化聚乙烯亚胺为原料，超支化聚乙烯亚胺中不含有醚键，在高温下不易分解失效；且乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺通过碳碳键连接，使得有机硅抑制剂不含有酯基，避免了有机硅抑制剂因酯基存在导致的高温易分解性。因此，本发明提供的有机硅抑制剂具有优异的耐高温性。
制备本发明提供的有机硅抑制剂的制备原料优选还包括有机溶剂，所述有机溶剂优选包括醇溶剂；所述醇溶剂优选包括甲醇。以乙烯基三甲氧基硅烷的重量份数为基准，所述有机溶剂的重量份数优选为250～300份。
本发明还提供了上述技术方案所述的有机硅抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺溶解，进行迈克尔加成反应，得到所述有机硅抑制剂。
在本发明中，所述乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺溶解优选在保护气氛和搅拌的条件下进行，所述保护气氛优选包括氮气。
在本发明中，所述将乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺溶解优选包括：将乙烯基三甲氧基硅烷溶解后，加入超支化聚乙烯亚胺。
在本发明中，所述迈克尔加成反应的温度优选为50～70℃，进一步优选为55～65℃，更优选为60℃；所述迈克尔加成反应的时间优选为9～11h，进一步优选为10h。
所述迈克尔加成反应后，本发明优选还包括将所得迈克尔加成反应料液固液分离，所得固体进行洗涤，干燥，得到所述有机硅抑制剂。在本发明中，所述固液分离的方式优选为过滤。在本发明中，所述洗涤的试剂优选包括丙酮；所述洗涤的次数优选为3～4次。本发明对所述干燥的温度和时间不做具体限定，只要能够干燥至恒重即可。
本发明还提供了一种钻井液，所述钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：
膨润土2.0～3.0％，NaOH0.2～0.25％，Na2CO30.2～0.25％，KCl5.0～6.0％，有机硅降滤失剂3.0～5.0％，抗高温增黏剂0.8～1.5％，有机硅抑制剂1.0～1.5％，加重材料；所述有机硅抑制剂为上述技术方案所述的有机硅抑制剂或上述技术方案所述的制备方法得到的有机硅抑制剂。
本发明提供的钻井液包括质量百分含量为2.0～3.0％的膨润土，优选为2.2～2.8％，进一步优选为2.4～2.6％。在本发明中，所述膨润土的粒径优选为50μm～75μm。在本发明中，膨润土能够增粘提切，提高降滤失作用。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括质量百分含量为0.2～0.25％的NaOH，优选为0.21～0.24％，进一步优选为0.22～0.23％。在本发明中，NaOH能够有助于钻井液网架结构的形成。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括质量百分含量为0.2～0.25％的Na2CO3，优选为0.21～0.24％，进一步优选为0.22～0.23％。在本发明中，Na2CO3能够提高膨润土造浆能力。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括质量百分含量为5.0～6.0％的KCl，优选为5.2～5.8％，进一步优选为5.4～5.6％。在本发明中，KCl能够提高钻井液抑制性能。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括质量百分含量为3.0～5.0％的有机硅降滤失剂，优选为3.5～4.5％，进一步优选为4.0％。在本发明中，所述有机硅降滤失剂优选包括以下重量份数的制备原料：丙烯酰胺10～20份，N-乙烯基吡咯烷酮10～20份，丙烯磺酸钠10～20份，乙烯基三甲氧基硅烷1.0～1.5份，引发剂0.1～0.2份。
在本发明中，制备有机硅降滤失剂的原料包括重量份数为10～20份的丙烯酰胺，优选为12～18份，进一步优选为14～16份。
以丙烯酰胺的重量份数为基准，本发明制备有机硅降滤失剂的原料包括重量份数为10～20份的N-乙烯基吡咯烷酮，优选为12～18份，进一步优选为14～16份。
以丙烯酰胺的重量份数为基准，本发明制备有机硅降滤失剂的原料包括重量份数为10～20份的丙烯磺酸钠，优选为12～18份，进一步优选为14～16份。
以丙烯酰胺的重量份数为基准，本发明制备有机硅降滤失剂的原料包括重量份数为1.0～1.5份的乙烯基三甲氧基硅烷，优选为1.1～1.4份，进一步优选为1.2～1.3份。
以丙烯酰胺的重量份数为基准，本发明制备有机硅降滤失剂的原料包括重量份数为0.1～0.2份的引发剂，优选为0.12～0.18份，进一步优选为0.14～0.16份；所述引发剂优选包括过硫酸钾。
制备有机硅降滤失剂的原料优选还包括有机溶剂；所述有机溶剂优选包括N,N-二甲基甲酰胺；以丙烯酰胺的重量份数为基准，所述有机溶剂的重量份数优选为150～220份，进一步优选为180～200份。
在本发明中，所述有机硅降滤失剂的制备方法优选包括以下步骤：
将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯磺酸钠溶解，得到单体溶液；
将所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂混合，进行自由基聚合反应，得到所述有机硅降滤失剂。
本发明将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯磺酸钠溶解，得到单体溶液。在本发明中，所述溶解的试剂优选包括有机溶剂，所述有机溶剂优选包括N,N-二甲基甲酰胺。在本发明中，所述将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯磺酸钠溶解优选在保护气氛和搅拌的条件下进行，所述保护气氛优选包括氮气。所述将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯磺酸钠溶解后，本发明优选还包括将所得混合体系升温至自由基聚合反应的温度，搅拌30min。
得到单体溶液后，本发明将所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂混合，进行自由基聚合反应，得到所述有机硅降滤失剂。
在本发明中，所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂混合优选包括：将乙烯基三甲氧基硅烷滴加到所述单体溶液中，所述乙烯基三甲氧基硅烷滴加完毕后，加入引发剂。在本发明中，所述乙烯基三甲氧基硅烷滴加的速度优选为0.3～0.5g/min，进一步优选为0.4g/min。
在本发明中，所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂混合优选在保护气氛和搅拌的条件下进行；所述保护气氛优选包括氮气。
在本发明中，所述自由基聚合反应的温度优选为60～70℃，进一步优选为65℃；所述自由基聚合反应的时间优选为10～12h，进一步优选为11h。
所述自由基聚合反应后，本发明优选还包括将所得自由基聚合反应料液进行固液分离，将所得固体进行洗涤，得到初步纯化产物；将所述初步纯化产物浸泡于丙酮中，经干燥，得到所述有机硅降滤失剂。在本发明中，所述固液分离的方式优选为过滤。在本发明中，所述洗涤的试剂优选包括无水乙醇，所述洗涤的次数优选为2～3次。在本发明中，所述浸泡的时间优选为5h。本发明对所述干燥的温度和时间不做具体限定，只要能够干燥至恒重即可。
在本发明中，所述有机硅降滤失剂具有优异的耐高温性，提高了钻井液的耐高温性。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括质量百分含量为0.8～1.5％的抗高温增黏剂，优选为0.9～1.4％，进一步优选为1.0～1.3％。在本发明中，所述抗高温增黏剂优选包括改性淀粉。在本发明中，所述改性淀粉优选通过以下步骤制备得到：将丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、十八烷基三甲基氯化铵和NaOH溶解，得到单体混合溶液；将淀粉和水混合，进行糊化，得到糊化淀粉；将所述单体混合溶液、糊化淀粉和过硫酸钠混合，进行接枝共聚反应，得到所述改性淀粉。
本发明将丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、十八烷基三甲基氯化铵和NaOH溶解，得到单体混合溶液。在本发明中，所述溶解的试剂优选包括水。在本发明中，所述丙烯酰胺和水的质量比优选为10：500。在本发明中，所述丙烯酰胺和丙烯磺酸钠的质量比优选为10：15；所述丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮的质量比优选为10：15；所述丙烯酰胺和十八烷基三甲基氯化铵的质量比优选为10：20；所述丙烯酰胺和NaOH的质量比优选为10：0.2。
本发明将淀粉和水混合，进行糊化，得到糊化淀粉。在本发明中，所述淀粉和水的质量比优选为1：8。在本发明中，所述丙烯酰胺和淀粉的质量比优选为10：100。在本发明中，所述糊化的温度优选为80℃，时间优选为30min。
得到单体混合溶液和糊化淀粉后，本发明将所述单体混合溶液、糊化淀粉和过硫酸钠混合，进行接枝共聚反应，得到所述改性淀粉。在本发明中，所述单体混合溶液、糊化淀粉和过硫酸钠混合优选包括将单体混合溶液和糊化淀粉混合后，加入过硫酸钠。在本发明中，所述单体混合溶液、糊化淀粉和过硫酸钠混合优选在保护气氛和搅拌的条件下进行。在本发明中，所述保护气氛优选包括氮气。
在本发明中，所述接枝共聚反应的温度优选为60℃，时间优选为7h。
所述接枝共聚反应后，本发明优选还包括将所得接枝共聚反应料液进行过滤，将所得固体依次进行洗涤和干燥，得到所述改性淀粉。在本发明中，所述洗涤的试剂优选包括无水乙醇。在本发明中，本发明对所述干燥的温度和时间不做具体限定，只要能够干燥至恒重即可。
在本发明中，所述抗高温增黏剂为改性淀粉，具有优异的抗高温性，进一步提高了钻井液的耐高温性。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括质量百分含量为1.0～1.5％的有机硅抑制剂，优选为1.1～1.4％，进一步优选为1.2～1.3％。在本发明中，所述有机硅抑制剂为上述技术方案所述的有机硅抑制剂或上述技术方案所述的制备方法得到的有机硅抑制剂。在本发明中，有机硅抑制剂具有优异的耐高温性，提高了钻井液的耐高温性。
以膨润土的质量百分含量为基准，本发明提供的钻井液包括加重材料；所述加重材料优选包括重晶石。本发明对所述钻井液中重晶石的质量百分含量不做具体要求，只要能够使钻井液的密度为1.0～2.0g/cm3即可。
在本发明中，所述钻井液中的水优选为淡水。
在本发明中，所述钻井液的制备方法优选包括以下步骤：
将膨润土和水混合，然后加入Na2CO3，进行密封养护，得到膨润土浆；
在所述膨润土浆中加入NaOH、抗高温增黏剂、有机硅抑制剂、有机硅降滤失剂、KCl和加重材料，得到所述钻井液。
在本发明中，所述密封养护的时间优选为24h。
本发明还提供了上述技术方案所述的钻井液在易失稳泥页岩高温地层中的应用。由于本发明提供的钻井液在高温下具有优异的降滤失性和抑制性，使其能够应用于易失稳泥页岩高温地层中。
下面结合实施例对本发明提供的有机硅抑制剂及其制备方法、钻井液及应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
改性淀粉的制备方法包括：称取10g丙烯酰胺、15g丙烯磺酸钠、15g N-乙烯基吡咯烷酮、20g十八烷基三甲基氯化铵和0.2gNaOH加入500mL去离子水中，充分搅拌使其均匀溶于去离子水中，得到混合单体溶液，备用。称取100g淀粉加入800mL去离子水中，加热至80℃，糊化30min，得到糊化淀粉；调整糊化淀粉的温度为60℃，在搅拌以及通氮气的条件下，将混合单体溶液加入到糊化淀粉中，通氮气30min后，加入引发剂过硫酸钠，反应7h，将反应完后的产物过滤，再采用无水乙醇洗涤后真空干燥，得到改性淀粉。
有机硅抑制剂的制备方法包括：向盛放有250g甲醇(溶剂)的三口圆底烧瓶中加入15g乙烯基三甲氧基硅烷至完全溶解，持续通N230min以上，加入100g超支化聚乙烯亚胺(PEI，相对分子量为4000)，升温至60℃，搅拌条件下持续反应10h，将反应料液过滤，所得固体用丙酮洗涤，干燥，得到有机硅抑制剂。
有机硅降滤失剂的制备方法包括：在水浴加热条件下，将200mL装入有回流球形冷凝管、搅拌器的三口圆底烧瓶中，在搅拌以及通氮气的条件下，依次加入10g丙烯酰胺、20gN-乙烯基吡咯烷酮、15g丙烯磺酸钠溶于溶剂180gN,N-二甲基甲酰胺中，将温度升至60℃，通氮气30min后，按照0.3g/min逐滴加入1.0g乙烯基三甲氧基硅烷，然后加入0.1g引发剂过硫酸钾；在保持温度不变、搅拌、充氮气的条件下，反应10h；反应料液过滤，用无水乙醇洗涤所得固体3次，得到初步纯化产物；将初步纯化产物浸泡于丙酮5h，干燥后，得到有机硅降滤失剂。
钻井液为包括以下质量百分含量的水溶液：
称取3％膨润土加入淡水中，在搅拌的条件下加入0.25％Na2CO3调节其pH值，充分搅拌后并密封养护24h，得到3.0％膨润土浆；
在3.0％膨润土浆中加入0.2％NaOH+1.5％改性淀粉+1.5％有机硅抑制剂+5.0％有机硅降滤失剂+6.0％KCl+加重晶石调至体系密度为1.50g/cm3。
热滚条件：180℃×16h。
实施例2
改性淀粉和有机硅抑制剂的制备方法同实施例1.
有机硅降滤失剂的制备方法包括：在水浴加热条件下，将200mL装入有回流球形冷凝管、搅拌器的三口圆底烧瓶中，在搅拌以及通氮气的条件下，依次加入20g丙烯酰胺、10gN-乙烯基吡咯烷酮、10g丙烯磺酸钠溶于溶剂180gN,N-二甲基甲酰胺中，将温度升至70℃，通氮气30min后，逐滴加入1.0g乙烯基三甲氧基硅烷，然后加入0.2g引发剂过硫酸钾；在保持温度不变、搅拌、充氮气的条件下，反应10h；反应料液过滤，用无水乙醇洗涤所得固体3次，得到初步纯化产物；将初步纯化产物浸泡于丙酮5h，干燥后，得到有机硅降滤失剂。
钻井液为包括以下质量百分含量的水溶液：
称取2.5％膨润土加入淡水中，在搅拌的条件下加入0.22％Na2CO3调节其pH值，充分搅拌后并密封养护24h，得到2.5％膨润土浆；
在2.5％膨润土浆中加入0.23％NaOH+1.0％改性淀粉+1.2％有机硅抑制剂+4.0％有机硅降滤失剂+5.5％KCl+加重晶石调至体系密度为1.80g/cm3。
热滚条件：180℃×16h。
实施例3
改性淀粉和有机硅抑制剂的制备方法同实施例1.
有机硅降滤失剂的制备方法包括：在水浴加热条件下，将200mL装入有回流球形冷凝管、搅拌器的三口圆底烧瓶中，在搅拌以及通氮气的条件下，依次加入15g丙烯酰胺、10gN-乙烯基吡咯烷酮、20g丙烯磺酸钠溶于200g溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，将温度升至60℃，通氮气30min后，逐滴加入1.5g乙烯基三甲氧基硅烷，然后加入0.2g引发剂过硫酸钾；在保持温度不变、搅拌、充氮气的条件下，反应12h；反应料液过滤，用无水乙醇洗涤所得固体3次，得到初步纯化产物；将初步纯化产物浸泡于丙酮5h，干燥后，得到有机硅降滤失剂。
钻井液为包括以下质量百分含量的水溶液：
称取2.0％膨润土加入淡水中，在搅拌的条件下加入0.20％Na2CO3调节其pH值，充分搅拌后并密封养护24h，得到2.0％膨润土浆；
在2.0％膨润土浆中加入0.25％NaOH+0.8％改性淀粉+1.0％有机硅抑制剂+3.0％有机硅降滤失剂+5.0％KCl+加重晶石调至体系密度为2.0g/cm3。
热滚条件：180℃×16h。
评价方法：
钻井液的流变性能和滤失性能测定按照SY/T5621-1993《钻井液测试程序》中的相关方法进行。
钻井液的抑制性能评价方法如下：将50g烘干后的大小为6～8目露头土颗粒加入钻井液，将其在滚子炉中180℃下热滚后过40目分选筛，采用自来水清洗后烘干称其质量，其滚动回收率计算参考SY-T5613-2000泥页岩理化性能试验方法。
钻井液的生物毒性测试依据GBT18420.2-2009《海洋石油勘探开发污染物生物毒性第二部分：检测方法卤虫法》进行。
钻井液的生物降解性评价依据GB11914-89《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》测定钻井液的CODCr，依据GB7488.87《水质五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法》测定钻井液的BOD5，通过BOD5/CODcr值来表示钻井液的生物降解性。
表1 实施例1～3所得钻井液的性能测试结果
Figure BDA0003333880130000111
其中：流变性测试温度为50℃；AV为钻井液的表观粘度；PV为钻井液的塑性粘度；YP为钻井液的动切力；FL(HTHP)为钻井液在温度为180℃下高温高压滤失量；LC50为实验生物抑制一半时的毒性浓度；BOD5/CODcr为生化需氧量与化学需氧量比值。
从表1可知，不同密度下的钻井液在180℃热滚后，其性能稳定，高温高压滤失量较小，滚动回收率均大于90％，表明钻井液抑制性能强，可有效地防止井塌和缩径，其动塑比较大，可确保钻屑及时返出井眼，能够满足易水化膨胀高温地层钻井的需要。钻井液的LC50均大于3000mg/L,BOD5/CODcr均大于10％，表明钻井液符合钻井环保要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钻井液，其特征在于，所述钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：
膨润土2.0～3.0％，NaOH 0.2～0.25％，Na2CO30.2～0.25％，KCl5.0～6.0％，有机硅降滤失剂3.0～5.0％，抗高温增黏剂0.8～1.5％，有机硅抑制剂1.0～1.5％，加重材料；
所述有机硅抑制剂由以下重量份数的制备原料制备得到：
乙烯基三甲氧基硅烷10～20份，超支化聚乙烯亚胺100份；
所述有机硅抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基三甲氧基硅烷和超支化聚乙烯亚胺溶解，进行迈克尔加成反应，得到所述有机硅抑制剂；
所述有机硅降滤失剂包括以下重量份数的制备原料：
丙烯酰胺10～20份，N-乙烯基吡咯烷酮10～20份，丙烯磺酸钠10～20份，乙烯基三甲氧基硅烷1.0～1.5份，引发剂0.1～0.2份；
所述抗高温增黏剂包括改性淀粉；所述改性淀粉通过以下步骤制备得到：
将丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、十八烷基三甲基氯化铵和NaOH溶解，得到单体混合溶液；
将淀粉和水混合，进行糊化，得到糊化淀粉；
将所述单体混合溶液、糊化淀粉和过硫酸钠混合，进行接枝共聚反应，得到所述改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述改性淀粉的制备过程中，所述丙烯酰胺和丙烯磺酸钠的质量比为10：15；所述丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮的质量比为10：15；所述丙烯酰胺和十八烷基三甲基氯化铵的质量比为10：20；所述丙烯酰胺和NaOH的质量比为10：0.2；所述丙烯酰胺和淀粉的质量比为10：100；所述丙烯酰胺和过硫酸钠的质量比为10：0.03。
3.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述超支化聚乙烯亚胺的相对分子量为4000～4500。
4.根据权利要求1或3所述的钻井液，其特征在于，所述有机硅抑制剂的制备原料还包括有机溶剂。
5.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述迈克尔加成反应的温度为50～70℃，时间为9～11h。
6.权利要求1～5任一项所述的钻井液在易失稳泥页岩高温地层中的应用。
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CN102174314B (zh) * 2011-03-09 2013-06-19 西南石油大学 一种有机硅降滤失剂及其制备方法
CN103113524B (zh) * 2013-02-16 2017-11-17 中国石油化工股份有限公司 一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法
CN112980403B (zh) * 2019-12-13 2022-07-05 中国石油化工股份有限公司 一种钻井液用超支化有机硅抑制剂及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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