CN113861953A - 一种钻井液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钻井液技术领域，提供了一种钻井液及其制备方法和应用。本发明的钻井液为包括以下质量百分含量的水溶液：有机硅降滤失剂4.0～6.0％；有机硅抑制剂1.0～1.5％；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、二烯丙基二甲基氯化铵10～20份，苯乙烯磺酸钠10～20份、乙烯基三甲氧基硅烷1～1.5份，过氧化苯甲酰0.1～0.2份；所述有机硅抑制剂包括以下重量份数的制备原料：乙烯基三乙氧基硅烷10～15份，超支化聚乙烯亚胺100～150份。由于上述有机硅降滤失剂和有机硅抑制剂的使用，使得本发明所得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。

Description

一种钻井液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钻井液技术领域，尤其涉及一种钻井液及其制备方法和应用。
背景技术
随着高温深井和复杂井油气资源的开发，对钻探作业中的钻井液提出了新的挑战。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专利报道了线性聚醚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。
钻井液的降滤失性能主要依靠有机硅降滤失剂，现有技术(罗霄等，抗温耐盐有机硅降滤失剂制备与性能研究，化工新型材料，2017年第8期：122-124)以γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷作为改性剂，合成了含有酯基的有机硅共聚物降滤失剂(PKANS)，但酯基稳定性易受高温的影响，并不具备抗高温性能。现有技术(褚奇，抗高温有机硅降滤失剂的合成与作用机理研究，精细石油化工，2012，29(3)：35-39)以及公开号为CN102174314A的中国专利均以γ-(丙烯酰胺基)丙基三乙氧基硅烷作为改性剂，合成了有机硅降滤失剂，可抗200℃高温；但γ-(丙烯酰胺基)丙基三乙氧基硅烷对比常见硅烷偶联剂成本高。另外，公开号为CN102010695A的专利公开了一种有机硅聚磺钻井液体系制备方法，该体系具有强抑制、低摩阻、低损害性能，可满足水平井钻井技术要求，但该体系能抗160℃，无法满足超高温井钻井要求。
因此，提供一种在高温下，具有强抑制和强降滤失的钻井液对高温钻井工程是至关重要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻井液及其制备方法和应用。本发明提供的钻井液在高温下具有优异的强抑制和高降滤失。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种钻井液，所述钻井液为包括以下质量百分含量的水溶液：
膨润土：2.0～3.0％；
Na2CO3：0.25～0.3％；
NaOH：0.2～0.25％；
HCOOK：5.0～6.0％；
有机硅降滤失剂：4.0～6.0％；
抗高温增黏剂：1.0～1.5％；
有机硅抑制剂：1.0～1.5％；
加重材料；
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、二烯丙基二甲基氯化铵10～20份，苯乙烯磺酸钠10～20份、乙烯基三甲氧基硅烷1～1.5份，过氧化苯甲酰0.1～0.2份；
所述有机硅抑制剂包括以下重量份数的制备原料：
乙烯基三乙氧基硅烷10～15份，超支化聚乙烯亚胺100～150份。
优选地，所述有机硅降滤失剂的制备方法包括以下步骤：
将丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化铵和苯乙烯磺酸钠溶解，得到单体溶液；
将所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和过氧化苯甲酰混合，进行自由基聚合反应，得到所述有机硅降滤失剂。
优选地，所述超支化聚乙烯亚胺的相对分子量为4000～5000；所述超支化聚乙烯亚胺中伯胺、仲胺和叔胺基团的摩尔比为1：2：1～1：1：1。
优选地，所述有机硅抑制剂的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基三乙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，所述抗高温增黏剂为2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的五元共聚物。
优选地，所述五元共聚物的相对分子质量为(1.2～1.5)×106。
优选地，所述五元共聚物的制备方法包括以下步骤：
将2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺溶解，在引发剂的条件下，进行共聚反应，得到所述五元共聚物。
优选地，所述加重材料包括重晶石。
本发明还提供了上述技术方案所述的钻井液的制备方法，包括以下步骤：
将膨润土、Na2CO3和水混合，进行密封养护，得到膨润土浆；
在所述膨润土浆中加入NaOH、HCOOK、有机硅降滤失剂、抗高温增黏剂、有机硅抑制剂和加重材料，得到所述钻井液。
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。
本发明提供了一种钻井液，所述钻井液为包括以下质量百分含量的水溶液：膨润土：2.0～3.0％；Na2CO3：0.25～0.3％；NaOH：0.2～0.25％；HCOOK：5.0～6.0％；有机硅降滤失剂：4.0～6.0％；抗高温增黏剂：1.0～1.5％；有机硅抑制剂：1.0～1.5％；加重材料；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、二烯丙基二甲基氯化铵10～20份，苯乙烯磺酸钠10～20份、乙烯基三甲氧基硅烷1～1.5份，过氧化苯甲酰0.1～0.2份；所述有机硅抑制剂包括以下重量份数的制备原料：乙烯基三乙氧基硅烷10～15份，超支化聚乙烯亚胺100～150份。本发明的有机硅降滤失剂的制备原料苯乙烯磺酸钠单体，可使降滤失剂分子带有刚性大的侧基，其空间位阻大，在高温条件下，可降低分子柔性，进而降低分子热运动，最终提高降滤失剂的抗高温性能。相比γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(丙烯酰胺基)丙基三乙氧基硅烷硅烷偶联剂，本发明的乙烯基三甲氧基硅烷成本低，可降低有机硅降滤失剂的制备成本。另外，乙烯基三甲氧基硅烷相对分子质量较小，在相同加量下可使降滤失剂分子中的硅羟基含量增大，有利于降滤失剂对黏土颗粒的化学吸附，同时对钻井液的粘度影响不大。本发明的乙烯基三甲氧基硅烷通过碳碳键和降滤失剂主链连接，避免了其他硅烷偶联剂与降滤失剂主链之间的酰胺基团高温易分解的缺陷，提高了降滤失剂的抗高温性能。此外，本发明的有机硅降滤失剂分子在碱性介质中可水解生成硅羟基，可与粘土颗粒表面大量硅羟基发生缩合反应生成Si-O-Si键，使有机硅降滤失剂对粘土颗粒表面具有较强的吸附性能，在高温条件下不易脱附。本发明的超支化聚乙烯亚胺不含有醚键，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，避免了有机硅抑制剂因酯基而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。由于上述有机硅降滤失剂和有机硅抑制剂的使用，使得本发明所得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。
附图说明
图1为实施例1～3所得钻井液在180℃热滚后对膨润土线性膨胀率的影响图。
具体实施方式
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的水溶液：膨润土：2.0～3.0％；Na2CO3：0.25～0.3％；NaOH：0.2～0.25％；HCOOK：5.0～6.0％；有机硅降滤失剂：4.0～6.0％；抗高温增黏剂：1.0～1.5％；有机硅抑制剂：1.0～1.5％；加重材料。
在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。
本发明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％；所述膨润土的粒径优选为50μm～70μm。在本发明中，膨润土能够使钻井液网架架构在高温条件下更加稳定，起到增黏提切、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0.25～0.3％的Na2CO3，优选为0.26～0.29％，进一步优选为0.27～0.28％。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5.0～6.0％的HCOOK，优选为5.2～5.8％，进一步优选为5.4～5.6％。在本发明中，HCOOK能够提高钻井液抗温性能以及抑制性能。
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4.0～6.0％的有机硅降滤失剂，优选为4.5～5.5％，进一步优选为5.0％。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、二烯丙基二甲基氯化铵10～20份，苯乙烯磺酸钠10～20份、乙烯基三甲氧基硅烷1～1.5份，过氧化苯甲酰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份的二烯丙基二甲基氯化铵，优选为12～18份，进一步优选为14～8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份的苯乙烯磺酸钠，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份的过氧化苯甲酰，优选为0.12～0.18份，进一步优选为0.14～0.16份。
制备本发明提供的有机硅降滤失剂的原料优选还包括溶剂；所述溶剂优选包括水；以丙烯酰胺的重量份数为基准，所述溶剂的重量份数优选为200～300份，进一步优选为220～250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、二烯丙基二甲基氯化铵和苯乙烯磺酸钠溶解，得到单体溶液；
将所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和过氧化苯甲酰混合，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、二烯丙基二甲基氯化铵和苯乙烯磺酸钠溶解，得到单体溶液。在本发明中，所述溶解的试剂优选包括溶剂，所述溶剂优选包括水。在本发明中，所述将丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化铵和苯乙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、二烯丙基二甲基氯化铵和苯乙烯磺酸钠溶解后，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。
在本发明中，所述单体溶液的pH值优选为7～8；本发明对调节所述单体溶液的pH值的试剂不做具体限定，只要能够使单体溶液的pH值为7～8即可。
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过氧化苯甲酰混合，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过氧化苯甲酰混合优选包括：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，加入过氧化苯甲酰。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过氧化苯甲酰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50～60℃，进一步优选为55℃；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。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1.0～1.5％的抗高温增黏剂，优选为1.1～1.4％，进一步优选为1.2～1.3％。在本发明中，所述抗高温增黏剂优选为2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的五元共聚物；所述五元共聚物的相对分子质量优选为(1.2～1.5)×106，进一步优选为1.3×106。
在本发明中，所述五元共聚物的制备方法优选包括以下步骤：将2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺溶解，在引发剂的条件下，进行共聚反应，得到所述五元共聚物。
在本发明中，所述2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的质量比优选为10：15：10：10：15。在本发明中，所述将2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺溶解的试剂优选水；所述水优选包括去离子水。在本发明中，所述引发剂优选包括过硫酸钠。在本发明中，所述引发剂和2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸的质量比优选为0.2：10。在本发明中，所述共聚反应的温度优选为60℃，时间优选为5h。所述共聚反应后，本发明还包括将所得共聚反应料液过滤，所得固体依次进行洗涤和干燥，得到所述五元共聚物。在本发明中，所述洗涤的试剂优选包括无水乙醇。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2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的五元共聚物，确保了钻井液的流变性能、降滤失性能。
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，所述有机硅抑制剂包括以下重量份数的制备原料：乙烯基三乙氧基硅烷10～15份，超支化聚乙烯亚胺100～150份。
在本发明中，制备有机硅抑制剂的原料包括重量份数为10份的乙烯基三乙氧基硅烷。
以乙烯基三乙氧基硅烷的重量份数为基准，制备有机硅抑制剂的原料包括重量份数为150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4000～5000，进一步优选为4500；所述超支化聚乙烯亚胺中伯胺、仲胺和叔胺基团的摩尔比优选为1：2：1～1：1：1。
在本发明中，所述有机硅抑制剂的制备方法优选包括以下步骤：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，所述溶解的试剂优选包括有机溶剂；所述有机溶剂优选包括醇溶剂；所述醇溶剂优选包括甲醇。
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为丙酮。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。
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、Na2CO3和水混合，进行密封养护，得到膨润土浆；
在膨润土浆中加入NaOH、HCOOK、有机硅降滤失剂、抗高温增黏剂、有机硅抑制剂和加重材料，得到所述钻井液。
在本发明中，所述将膨润土、Na2CO3和水混合优选包括：将膨润土和水混合，然后加入Na2CO3。在本发明中，所述将膨润土、Na2CO3和水混合优选在搅拌的条件下进行。
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钻井液及其制备方法和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
抗高温增黏剂为2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的五元共聚物，相对分子质量为1.3×106。其合成步骤为：称取10g 2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、15g N-乙烯基吡咯烷酮、10g丙烯酰胺、10g丙烯酸、15gN,N-二甲基丙烯酰胺溶于去离子水中，在通氮气30min条件下加入0.2g过硫酸钠作为引发剂，在水浴温度为60℃下共聚反应5h；将共聚反应料液过滤，采用无水乙醇洗涤所得固体，然后真空干燥，得到2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的五元共聚物。
有机硅抑制剂的制备方法包括如下步骤：向盛放有200g甲醇的三口圆底烧瓶中加入10g乙烯基三乙氧基硅烷至完全溶解；持续通N230 min，加入150g超支化聚乙烯亚胺(HPEI，相对分子量为4500，伯胺、仲胺和叔胺基团的比例为1：2：1)，升温至60℃，搅拌条件下持续反应10h；将所得反应料液过滤，所得固体用丙酮洗涤后干燥，得到有机硅抑制剂。
有机硅降滤失剂的制备方法包括以下步骤：称取10g丙烯酰胺、20g二烯丙基二甲基氯化铵和10g苯乙烯磺酸钠，溶于220g去离子中，采用NaOH调节其pH至7，加入有回流球形冷凝管、搅拌器的三口圆底烧瓶中，将温度升至50℃，通氮气30min后，以0.3g/min的速率逐滴加入1.0g乙烯基三甲氧基硅烷，然后加入0.1g过氧化苯甲酰，在保持温度不变、搅拌、充氮气的条件下，反应10h；将反应料液过滤，将所得固体置入真空干燥箱内干燥后得到浅黄色固体，即有机硅降滤失剂。
钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：
称取3％膨润土加入淡水中，在搅拌的条件下加入0.3％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％抗高温增黏剂+1.5％有机硅抑制剂+6.0％有机硅降滤失剂+6.0％HCOOK+加重晶石调至体系密度为1.30g/cm3。
实施例2
抗高温增黏剂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以下步骤：
称取20g丙烯酰胺、10g二烯丙基二甲基氯化铵和10g苯乙烯磺酸钠溶于250g去离子中，采用NaOH调节其pH至8，加入有回流球形冷凝管、搅拌器的三口圆底烧瓶中，将温度升至60℃，通氮气30min后；以0.3g/min的速度逐滴加入1.5g乙烯基三甲氧基硅烷，然后加入0.2g过氧化苯甲酰，在保持温度不变、搅拌、充氮气的条件下，反应12h；将反应料液完过滤，所得固体置入真空干燥箱内干燥后得到浅黄色固体，即有机硅降滤失剂。
钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：
称取2.5％膨润土加入淡水中，在搅拌的条件下加入0.28％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0.22％NaOH+1.3％抗高温增黏剂+1.2％有机硅抑制剂+5.0％有机硅降滤失剂+6.0％HCOOK+加重晶石调至体系密度为1.50g/cm3。
实施例3
抗高温增黏剂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以下步骤：
称取15g丙烯酰胺、10g二烯丙基二甲基氯化铵和20g苯乙烯磺酸钠溶于220g去离子中，采用NaOH调节其pH至7，加入有回流球形冷凝管、搅拌器的三口圆底烧瓶中，将温度升至50℃，通氮气30min后，逐滴加入1.5g乙烯基三甲氧基硅烷，然后加入0.1g过氧化苯甲酰，在保持温度不变、搅拌、充氮气的条件下，反应12h；将反应料液过滤，将所得置入真空干燥箱内干燥后得到浅黄色固体，即有机硅降滤失剂。
钻井液为包括以下质量百分含量组分的水溶液：
称取2.0％膨润土加入淡水中，在搅拌的条件下加入0.25％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+1.0％抗高温增黏剂+1.0％有机硅抑制剂+4.0％有机硅降滤失剂+5.0％HCOOK+加重晶石调至体系密度为1.80g/cm3。
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。结果如表1所示。
表1实施例1～3所得钻井液的流变性能和滤失性能测试结果
Figure BDA0003334385840000111
注：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)为钻井液在温度为热滚温度下高温高压滤失量。
从表1可知：钻井液在不同热滚温度下的流变性均良好，在高温热滚后仍具有较大的动塑比，且高温高压滤失量较小；有机硅抑制剂含量的增加可提高钻井液抑制露头土水化分散能力，露头土在钻井液中的滚动回收率均大于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，将其在滚子炉中不同温度下热滚后过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-T 5613-2000泥页岩理化性能试验方法。结果如表2所示。
表2实施例1～3所得钻井液的抑制性能测试结果
Figure BDA0003334385840000121
注：热滚条件为180℃
从表2可知：钻井液在15％膨润土侵污后流变性均表现良好，侵污前后钻井液粘度、切力变化小，这表明钻井液具有优异的抗侵污性能，钻井液对膨润土的抑制性能强，其原因为有机硅抑制剂可与膨润土发生了化学吸附，该键能高，在高温下性能稳定，改变膨润土表面的润湿性，避免其吸水造浆。
测试钻井液对膨润土线性膨胀率的影响，按照SY/T6335-1997《钻井液用页岩抑制剂评价方法》中的相关方法进行，结果如图1所示。图1为实施例1～3所得钻井液在180℃热滚后对膨润土线性膨胀率的影响图。从图1可知：实施例1～3的钻井液可将膨润土线性膨胀率降低至6％以下，表明钻井液对膨润土膨胀具有显著抑制作用，结论与上述实验结果规律一致。
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 (10)

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的水溶液：
膨润土：2.0～3.0％；
Na2CO3：0.25～0.3％；
NaOH：0.2～0.25％；
HCOOK：5.0～6.0％；
有机硅降滤失剂：4.0～6.0％；
抗高温增黏剂：1.0～1.5％；
有机硅抑制剂：1.0～1.5％；
加重材料；
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、二烯丙基二甲基氯化铵10～20份，苯乙烯磺酸钠10～20份、乙烯基三甲氧基硅烷1～1.5份，过氧化苯甲酰0.1～0.2份；
所述有机硅抑制剂包括以下重量份数的制备原料：
乙烯基三乙氧基硅烷10～15份，超支化聚乙烯亚胺100～150份。
2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述有机硅降滤失剂的制备方法包括以下步骤：
将丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化铵和苯乙烯磺酸钠溶解，得到单体溶液；
将所述单体溶液、乙烯基三甲氧基硅烷和过氧化苯甲酰混合，进行自由基聚合反应，得到所述有机硅降滤失剂。
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4000～5000；所述超支化聚乙烯亚胺中伯胺、仲胺和叔胺基团的摩尔比为1：2：1～1：1：1。
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方法包括以下步骤：
将乙烯基三乙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。
5.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述抗高温增黏剂为2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺的五元共聚物。
6.根据权利要求5所述的钻井液，其特征在于，所述五元共聚物的相对分子质量为(1.2～1.5)×106。
7.根据权利要求5或6所述的钻井液，其特征在于，所述五元共聚物的制备方法包括以下步骤：
将2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺溶解，在引发剂的条件下，进行共聚反应，得到所述五元共聚物。
8.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述加重材料包括重晶石。
9.权利要求1～8任一项所述的钻井液的制备方法，包括以下步骤：
将膨润土、Na2CO3和水混合，进行密封养护，得到膨润土浆；
在所述膨润土浆中加入NaOH、HCOOK、有机硅降滤失剂、抗高温增黏剂、有机硅抑制剂和加重材料，得到所述钻井液。
10.权利要求1～8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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Denomination of invention: A drilling fluid and its preparation method and application

Effective date of registration: 20230530

Granted publication date: 20221111

Pledgee: Bank of China Limited Jingzhou Branch

Pledgor: JINGZHOU JIAHUA TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023420000213

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