CN116903792A - 多功能钻井处理剂及制备方法与其应用的泡沫钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了多功能钻井处理剂及制备方法与其应用的泡沫钻井液，多功能钻井处理剂包括淀粉接枝阳离子单体、阴离子单体、中性单体聚合得到的两性淀粉高分子聚合物；淀粉与全部单体总和的质量比为2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1，其中阴离子单体包括摩尔比为4:1:1的2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵；中性单体包括摩尔比为3：2的丙烯酰胺、N‑乙稀基吡咯烷酮。本发明处理剂可改善钻井液性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理剂及对应的制备方法与应用，具体涉及一种多功能钻井处理剂及制备方法与其应用的泡沫钻井液。
背景技术
钻井液是指在地质钻探中满足钻探需要的各种循环流体的总称，具有携带和悬浮岩屑、稳定孔壁和平衡地层压力、冷却和润滑钻具等特点。在煤矿区勘探过程中，会遭岩性复杂的地层，并且煤层自身以胶结、疏松形式存在，在钻探扰动影响下内部煤体的支撑能力会急剧下降，在钻探过程中经常会遇到孔壁失稳的问题，并且孔内坍塌、缩径、卡钻及埋钻等事故频繁发生，甚至导致钻孔报废等严重后果。
含煤系地层水敏性强，毛细效应突出，并且地层中夹杂的黏土、泥岩等遇水后极易产生吸水碰撞，处理煤层孔壁失稳的一个重要前提就是合理利用钻井液，当前，微泡沫钻井液由于具有良好的护壁作用，在煤层钻探方面开始逐渐推广应用，但是现有的微泡沫钻井液不稳定，降滤失性能、流变性能、抗污染能力、酸碱适应性等综合性能差；目前市面上没有一种处理剂能够同时调节微泡沫钻井液的降滤失性能、流变性能、抗污染能力、酸碱适应性、稳定性等综合性能，要想微泡沫钻井液满足使用要求，只能够将多种产品进行复配，使用的产品越多钻井液的成分就越复杂，废弃的钻井液对环境就越不友好；此外，多种产品进行复配，产品的配伍性研究就加大了钻井液性能调节的工艺难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在煤层钻探过程中，护壁作用良好的微泡沫钻井液降滤失性能、流变性能、抗污染能力、酸碱适应性等综合性能差，由于目前市面上没有一种处理剂能够同时调节微泡沫钻井液的降滤失性能、流变性能、抗污染能力、酸碱适应性、稳定性等综合性能，只能够将多种产品进行复配，不仅加大了钻井液性能调节的难度，还加大了含有废弃钻井液的废水的处理难度，目的在于提供一种多功能钻井处理剂及制备方法与其应用的泡沫钻井液，解决目前市面上没有一种能够同时调节微泡沫钻井液的降滤失性能、流变性能、抗污染能力、酸碱适应性、稳定性等综合性能的处理剂的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
多功能钻井处理剂，包括淀粉接枝阳离子单体、阴离子单体、中性单体聚合得到的两性淀粉高分子聚合物；
其中阴离子单体包括：2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、马来酸酐中的一种或多种；
阳离子单体包括：三甲基稀丙基氯化铵、3-丙稀酰胺基丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种；
中性单体包括：丙烯酰胺、N,N–二甲基丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮、N,N–二乙基丙烯酰胺、N–甲基–N–乙烯基乙酰胺中的一种或多种。
本发明以亲水性、半刚性的淀粉大分子为骨架，与烯类单体共聚反应，通过引入不同的官能团和调节亲水、亲油链段结构的比例，使其既具有多糖化合物、分子间作用力和反应性，又有合成高分子的机械与生物作用的稳定性和线性法结构的展开能力，淀粉接枝共聚物不仅具有参与聚合的聚合物所具备的综合性能，还具备它们所没有的特殊性能，在性质上不是多种聚合物的简单加和，会出现新的变化。本发明以接枝共聚的方法将阳离子单体、阴离子单体以及非离子单体（非离子单体也指中性单体）在引发剂的引发下与淀粉进行接枝共聚，得到双性的多元共聚物，该共聚物具有很好的降滤失性、较好的抗温性、很好的防塌性能、抗污染性能并且在钻井液中具有很好的提粘切作用。
本发明中所用的阴离子单体、阳离子单体、中性单体之间的配伍性好，在进行接枝共聚时能够得到综合性能好并且稳定的淀粉接枝多元共聚物，在选择阴离子单体、阳离子单体、中性单体时，本发明基于现有常见的性能优异的阴离子处理剂、阳离子处理剂，选择出了配伍性好、易得、成本低、聚合条件简单的各个单体；本发明兼具阳离子聚合物和阴离子聚合物的优点,达到了既具有较强的抑制能力，又可改善钻井液性能的双重功效。
羟基、酰胺基、羰基等都为非离子型强吸附基团，并有一定的极性，容易分散到钻井液中，吸附在粘土颗粒上，形成一定的溶剂化膜，获得较好的稳定胶体，可保持钻井液的综合性能。羧基、磺酸基都为强水化特征的阴离子基团，水溶性较好，在高分子链上可以形成较强的溶剂化层，从而起到抗盐、抗温、抗污染的作用；阳离子基团提高对带负电荷粘土颗粒的静电吸附能力，而且有利于抑制处理剂的高温降解和粘土的高温分散，适用于水敏性地层。
2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸(AMPS)，AMPS的结构为CH2 CH CONH C（CH3CH3）2CH2SO3 H，从 AMPS的结构式可以看出：它具有强阴离子性、水溶性的磺酸基，使其具有导电性、染色亲和性，对外界阳离子不敏感，表现出优良的抗盐钙性能 ，酰胺基团使其具有很好的水解稳定性、抗酸、碱及热稳定性，活泼的碳碳双键又有利于使其与各种烯类单体生成共聚物。
丙烯酸(AA)：具有活泼的双键，易共聚，丙烯酸类共聚物具有良好的黏附性、稳定性。
衣康酸：化学式为C5H6O4，它含不饱和双键，具有活泼的化学性质，可进行自身间的聚合，也能与其他单体聚合，衣康酸共聚物作为降滤失剂,具有良好的抗盐和抗钙能力。
甲基丙烯酸：甲基丙烯酸聚合物可以作为主要成分的增黏剂能够被添加到钻井液中，以提高其黏度和稠度的作用；
对苯乙烯磺酸钠（SSS）：作为磺酸系单体的一种，凭借其结合于对位上的磺酸基之诱发效果，具备了高度的聚合性。
烯丙基磺酸钠：钻井液降失水剂。
马来酸酐：化学式为C4H2O3具有抗高温稀释作用。
三甲基稀丙基氯化铵、3-丙稀酰胺基丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵：铵盐可以有效地抑制井壁失稳的发生，这是因为铵盐中含有的对位交联离子可以与井壁中的粘土矿物发生吸附反应，形成钠铝矾土等难溶性盐类，从而增强井壁的稳定性。
丙稀酰胺(AM)：AM的分子式为CH2=CHC0NH2，生产工艺成熟，价格相对便宜，AM是共聚物钻井液处理剂的主要生产原料。
N,N–二甲基丙烯酰胺：可用于制备耐温抗盐的钻井液降滤失剂。
乙稀基吡咯烷酮（NVP）：易与其他化合物共聚。
N,N–二乙基丙烯酰胺：可用作耐温抗盐的钻井液降滤失剂。
N–甲基–N–乙烯基乙酰胺：可用作耐温抗盐的钻井液降滤失剂。
本发明根据各个单体的化学性质及共聚难易程度，选择出了上述能够参与制备多功能钻井处理剂的单体。
优选地，所述的多功能钻井处理剂中，淀粉与全部单体总和的质量比为2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1。
随着淀粉加量的增加，多功能钻井处理剂的降滤失能力增加，但是当淀粉加量超过一定值后，多功能钻井处理剂的降滤失能力开始下降，因此，本发明优选了在多功能钻井处理剂的降滤失能力最佳时对应的淀粉与全部单体总和的质量比。阳离子单体有助于提高多功能钻井处理剂的防塌能力，但是阳离子单体加量大时会降低多功能钻井处理剂的降滤失能力，因此，本发明兼顾多功能钻井处理剂的降滤失能力及防塌效果，优选了中性单体、阴离子单体、阳离子单体的配比。
优选地，所述的多功能钻井处理剂，其中阴离子单体为2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵；中性单体为丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮。
结合了单体的共聚难易程度、单体的获得难易程度、单体的化学性质及与淀粉接枝共聚的难易程度，本发明优选了阴离子单体、阳离子单体、中性单体，得到的共聚物在微泡沫钻井液中能够同时起到改善微泡沫钻井液降滤失性能、流变性能、抗污染能力、酸碱适应性、耐高温性的效果。
优选地，所述的多功能钻井处理剂，其中中性单体中丙烯酰胺与N-乙稀基吡咯烷酮的摩尔比为3：2。
丙烯酰胺与N-乙稀基吡咯烷酮的配比会影响多功能钻井处理剂的降滤失能力，本发明选择了最佳的丙烯酰胺与N-乙稀基吡咯烷酮的配比。
上述多功能钻井处理剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将淀粉溶于水中，边搅拌边加热，加热至90℃，通入氮气，进行搅拌糊化，糊化50分钟，降温至50℃，得到浓度为25wt％～30wt％的淀粉乳液；
S2、将称量的阳离子单体、阴离子单体、中性单体逐一加入步骤S1中的淀粉乳液中搅拌均匀并调节pH至7-8，得到混合淀粉乳液；
S3、对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应3-5h，得到凝胶状产物；
S4、将步骤S3中的得到的凝胶状产物进行剪切造粒、烘干、粉碎得到多功能钻井处理剂。
优选地，步骤S3中的引发剂为过硫酸铵、亚硫酸钠，以重量为计量单位，过硫酸铵的加量、亚硫酸钠的加量各为全部单体总量的0.5%，过硫酸铵、亚硫酸钠的重量比为1:1。
氧化还原引发系统的优点是引发聚合速度快，可以在较低温度下引发聚合。氧化还原引发系统的使用方式和原理为现有技术，在此不做过多阐述。引发剂的量不仅影响多功能处理剂的降滤失性能，还会影响其流变性能。
优选地，步骤S3中对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应4h，得到凝胶状产物。
接枝率、接枝效率随反应温度、反应时间、引发剂加量、反应体系pH值的增加而呈现先增大后减小的趋势，因此，本发明优选了最佳的反应温度计反应时间。
优选地，淀粉与全部单体总和的质量比为2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1，其中阴离子单体为2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵；中性单体为丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮，中性单体中丙烯酰胺与N-乙稀基吡咯烷酮的摩尔比为3：2，阴离子单体中2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为4:1:1。
本发明结合反应难易程度及单体的获得难易程度及单体的化学性质，优选了最佳的配比，能够同时改善微泡沫钻井液的各种性能，将本发明对应的处理剂用在钻井液中能够获得一种具有良好的稳定性、抗污染能力、酸碱适应性、降滤失性和流变性的微泡沫钻井冲洗液。
包含上述多功能钻井处理剂的泡沫钻井液，包括以下组分：以重量为计量单位，清水、2%膨润土、2%腐殖酸钾、0.4%随钻堵漏剂、0.1%微泡剂、0.2-1%多功能钻井处理剂。
本发明多功能钻井处理剂与上述微泡钻井液基浆配伍性好，得到的微泡钻井液具有良好的稳定性、抗污染能力、酸碱适应性、降滤失性和流变性。
优选地，所述的泡沫钻井液，以重量百分数计，多功能钻井处理剂在钻井液中的占比为0.6%。
本发明优选了最佳的多功能钻井处理剂配比。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明多功能钻井处理剂兼具阳离子聚合物和阴离子聚合物的优点，达到了既具有较强的抑制能力，又可改善钻井液性能的双重功效；
2、本发明多功能钻井处理剂的制备方法严格把控了引发剂加量、反应时间、反应温度等反应条件，制备得到的多功能钻井处理剂的性能最佳；
3、本发明泡沫钻井液，包含了多功能钻井处理剂，具有良好的稳定性、抗污染能力、酸碱适应性、降滤失性和流变性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明多功能钻井处理剂，包括淀粉接枝阳离子单体、阴离子单体、中性单体聚合得到的两性淀粉高分子聚合物；
其中阴离子单体包括：2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、马来酸酐中的一种或多种；
阳离子单体包括：三甲基稀丙基氯化铵、3-丙稀酰胺基丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种；
中性单体包括：丙烯酰胺、N,N–二甲基丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮、N,N–二乙基丙烯酰胺、N–甲基–N–乙烯基乙酰胺中的一种或多种。
淀粉与全部单体总和的质量比为2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1。
羟基、酰胺基、羰基等都为非离子型强吸附基团，并有一定的极性，容易分散到钻井液中，吸附在粘土颗粒上，形成一定的溶剂化膜，获得较好的稳定胶体，可保持钻井液的综合性能。羧基、磺酸基都为强水化特征的阴离子基团，水溶性较好，在高分子链上可以形成较强的溶剂化层，从而起到抗盐、抗温、抗污染的作用；阳离子基团提高对带负电荷粘土颗粒的静电吸附能力，而且有利于抑制处理剂的高温降解和粘土的高温分散，适用于水敏性地层。本发明基于现有钻井液处理剂中常用的单体，结合单体之间的配伍性、单体参与淀粉接枝共聚的难易程度、单体获得的难易程度及单体在钻井液中的应用，挑选出了上述阴离子单体、阳离子单体、中性单体；上述单体都可以用于两性淀粉高分子聚合物的制备，制备得到的多功能处理剂都能够调节钻井液的多种性能，参与制备得到的钻井液性能都能够满足使用要求。
实施例2
基于实施例1，其中阴离子单体优选为2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠；阳离子单体优选为二甲基二烯丙基氯化铵；中性单体优选为丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮。中性单体中丙烯酰胺与N-乙稀基吡咯烷酮的摩尔比为3：2，淀粉与全部单体总和的质量比为：2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1，阴离子单体中2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为4:1:1；根据上述配比并按照以下制备方法制备多功能钻井处理剂，具体步骤如下：
S1、将淀粉溶于水中（30g的淀粉溶于70ml水中），边搅拌边加热，加热至90℃，通入氮气，进行搅拌糊化，糊化50分钟，降温至50℃，得到浓度为30wt％的淀粉乳液；
S2、将称量的阳离子单体、阴离子单体、中性单体逐一加入步骤S1中的淀粉乳液中搅拌均匀并调节pH至7-8，得到混合淀粉乳液；
S3、对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应4h，得到凝胶状产物；
S4、将步骤S3中的得到的凝胶状产物进行剪切造粒、烘干、粉碎得到多功能钻井处理剂。
步骤S3中的引发剂为过硫酸铵、亚硫酸钠，以重量为计量单位，过硫酸铵的加量、亚硫酸钠的加量各为全部单体总量的0.5%，过硫酸铵、亚硫酸钠的重量比为1:1。
本发明在众多阴离子单体中优选了2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠，三者都为最常用的阴离子单体，2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸是一种多功能的水溶性阴离子表面活性剂单体,极易自聚或与其他稀类单体共聚,具有优异的抗温性、抗盐性和水解稳定性,可广泛用作抗高温降滤失剂、抑制剂、增粘剂等，2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸在阴离子单体中自身性能由于其他单体；马来酸酐用于适配高粘度的淀粉接枝共聚物，能够适当降低整个体系的粘度，保证钻井液流动性好，并具备优秀的抗污染能力，钻井液的粘度既不能过高也不能过低，钻井液的粘度过高影响钻速及沉砂性能；对苯乙烯磺酸钠含有磺酸阴离子基团,磺酸基具有抗金属离子干扰作用的同时自身也有很强的水化作用;含有的苯环刚性基团具有很好的热稳定性，并且可以通过共振吸收分子其他部位的热能。
二甲基二烯丙基氯化铵分子中含有双键和阳离子季铵基团，可和许多不饱和单体进行共聚，共聚物在其水溶液中带有正电荷，生成阳离子型或两性离子型聚合物，用于油田化学品的重要原料。
由于生产工艺成熟，价格相对便宜，丙烯酰胺是共聚物钻井液处理剂的主要生产原料。由于N-乙稀基吡咯烷酮单体上带有刚性的吡咯烷环,使得N-乙稀基吡咯烷酮共聚物的分子链的刚性得到增强,从而提高了共聚物的耐热性能。通常情况下,分子链上的酰胺基水解是造成共聚物降滤失剂耐温抗盐性降低的主要原因,而N-乙稀基吡咯烷酮上的吡咯烷环可以抑制其水解,使共聚物在高温含盐钙的环境下仍能保持其良好的稳定性，N-乙稀基吡咯烷酮的引入可以大幅提高丙稀酰胺类共聚物的耐温抗盐性能。
参与淀粉接枝共聚的单体越多，不仅成本大，反应难度也非常大，生成的产物产率会明显降低；因此，本发明结合了微泡沫钻井液的缺点，针对性的优选了各个单体。各个单体的配比实在经过多次试验筛选出来的最佳配比。
实施例3
与实施例2不同的是，S3、对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应3h，得到凝胶状产物。
实施例4
与实施例2不同的是，S3、对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应5h，得到凝胶状产物。
实施例5
与实施例2不同的是，S1、将淀粉溶于水中（25g的淀粉溶于75ml水中），边搅拌边加热，加热至90℃，通入氮气，进行搅拌糊化，糊化50分钟，降温至50℃，得到浓度为25wt％的淀粉乳液。
实施例6
将实施例2制备得到的多功能钻井处理剂用于制备钻井液，钻井液的组分为：以重量为计量单位，清水、2%膨润土、2%腐殖酸钾、0.4%随钻堵漏剂、0.1%微泡剂、0.2%多功能钻井处理剂。钻井液的制备方法采用现有技术即可，本发明没有对钻井液的制备方法进行改进。
实施例7
与实施例6不同的是，多功能钻井处理剂的配比为0.6%。
实施例8
与实施例6不同的是，多功能钻井处理剂的配比为1%。
对比例1
与实施例2不同的是，S1、将淀粉溶于水中（35g的淀粉溶于65ml水中），边搅拌边加热，加热至90℃，通入氮气，进行搅拌糊化，糊化50分钟，降温至50℃，得到浓度为35wt％的淀粉乳液。
对比例2
制备阴性淀粉接枝共聚物，与实施例2不同的是去掉阳离子单体，阴离子单体、中性单体与淀粉按照相同的配比及制备方法制备得到阴性淀粉接枝共聚物。
对比例3
制备阳性淀粉接枝共聚物，与实施例2不同的是去掉阴离子单体，阴离子单体、中性单体与淀粉按照相同的配比及制备方法制备得到阳性淀粉接枝共聚物。
对比例4
制备两性共聚物，与实施例2不同的是，去掉淀粉，直接按照现有的共聚物聚合方法，直接将实施例2中的阴离子单体、中性单体与阳离子单体进行共聚，得到两性共聚物。
对比例5
与实施例2不同的是，去掉中性单体，直接将阴离子单体、阳离子单体与淀粉进行接枝共聚。
对比例6
本对比例的钻井液组分为：以重量为计量单位，清水、2%膨润土、2%腐殖酸钾、0.4%随钻堵漏剂、0.1%微泡剂，不添加多功能钻井处理剂。
试验例1
以实施例7所述的钻井液作为基浆，组分为：以重量为计量单位，清水、2%膨润土、2%腐殖酸钾、0.4%随钻堵漏剂、0.1%微泡剂、0.6%的多功能钻井处理剂，其中的多功能钻井处理剂分别为实施例2-5及对比例1-4制备得到的多功能钻井处理剂，对上述不同多功能钻井处理剂对应的钻井液及实施例6、实施例8对应的钻井液进行性能评价，测量钻井液体系在150℃、3.5mPa条件下的高温高压滤失量（HTHP滤失量）、滤饼厚度，测量岩屑在钻井液中的滚动回收率包括一次回收率、二次回收率，结果见表1
对水敏易塌地层HTHP滤失量应控制在15mL以内；钻井液的流性指数反映构成粘度的方式，反映液体非牛顿性的强弱，降低n值有利于携带岩屑、清洁井眼，通常要求n值在0.4~0.7范围；钻井液失水量小，泥饼薄而致密，有利于巩固井壁和保护油层，若失水量太大，泥饼厚，造成井径缩小，起下钻时遇阻遇卡，钻井液泥饼厚度一般要求小于1.5mm；岩屑在钻井液中的滚动回收率越高，说明钻井液具有较好的防塌性能。本发明实施例2制备得到的多功能钻井处理剂对钻井液的改善效果最佳，得到的如实施例7所示的钻井液性能最佳，实施例7所示的钻井液具有很好的降滤失性、较好的抗温性、很好的防塌性能及抗污染性能，适用于水敏性地层，解决了现有技术中微泡沫钻井液耐温性、防塌性、降滤失性、流变性等综合性能差的问题。对比实施例2与对比例6可知，本发明制备得到的多功能钻井处理剂对微泡钻井液具有显著的性能改善作用，改善后的钻井液性能优异，适用于水敏性地层。
在多功能钻井处理剂制备过程中：各个单体的接枝率、接枝效率随反应温度、反应时间、引发剂加量、反应体系pH值的增加而呈现先增大后减小的趋势，最佳反应温度为60℃，最佳反应时长为4h，引发剂最佳加量为反应单体加量的0.5%。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.多功能钻井处理剂，其特征在于，包括淀粉接枝阳离子单体、阴离子单体、中性单体聚合得到的两性淀粉高分子聚合物；
淀粉与全部单体总和的质量比为2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1，其中阴离子单体包括摩尔比为4:1:1的2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵；中性单体包括摩尔比为3：2的丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的多功能钻井处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将淀粉溶于水中，边搅拌边加热，加热至90℃，通入氮气，进行搅拌糊化，糊化50分钟，降温至50℃，得到浓度为25wt％～30wt％的淀粉乳液；
S2、将称量的阳离子单体、阴离子单体、中性单体逐一加入步骤S1中的淀粉乳液中搅拌均匀并调节pH至7-8，得到混合淀粉乳液；其中淀粉与全部单体总和的质量比为2：5，全部单体中摩尔比中性单体：阴离子单体：阳离子单体=6：3：1，其中阴离子单体包括摩尔比为4:1:1的2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵；中性单体包括摩尔比为3：2的丙烯酰胺、N-乙稀基吡咯烷酮；
S3、对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应3-5h，得到凝胶状产物；
S4、将步骤S3中的得到的凝胶状产物进行剪切造粒、烘干、粉碎得到多功能钻井处理剂。
3.根据权利要求2所述的多功能钻井处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中的引发剂为过硫酸铵、亚硫酸钠，以重量为计量单位，过硫酸铵的加量、亚硫酸钠的加量各为全部单体总量的0.5%，过硫酸铵、亚硫酸钠的重量比为1:1。
4.根据权利要求2所述的多功能钻井处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中对步骤S2中得到的混合淀粉乳液进行加热，在不断搅拌下升温至60℃，升温至60℃时加入除氧剂，五分钟后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后在60℃下恒温反应4h，得到凝胶状产物。
5.包含权利要求1所述的多功能钻井处理剂的泡沫钻井液，其特征在于，包括以下组分：以重量为计量单位，清水、2%膨润土、2%腐殖酸钾、0.4%随钻堵漏剂、0.1%微泡剂、0.2-1%多功能钻井处理剂。
6.根据权利要求5所述的泡沫钻井液，其特征在于，以重量百分数计，多功能钻井处理剂在钻井液中的占比为0.6%。
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| CN202310879702.0A Pending CN116903792A (zh) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | 多功能钻井处理剂及制备方法与其应用的泡沫钻井液 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116903792A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115677900A (zh) * | 2022-11-05 | 2023-02-03 | 西南石油大学 | 一种高温高密度饱和盐水钻井液及其制备方法 |
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-
2023
- 2023-07-18 CN CN202310879702.0A patent/CN116903792A/zh active Pending
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