一种钻井液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钻井液及其制备方法和应用，所述钻井液包括水、膨润土、纳米级交联淀粉微球、改性淀粉降滤失剂、聚合醇包被剂、非磺化抑制剂和降粘剂。所述制备方法为将水、膨润土、纳米级交联淀粉微球、改性淀粉降滤失剂、聚合醇包被剂、非磺化抑制剂和降粘剂混合均匀得到钻井液。本发明专利技术钻井液以纳米级淀粉微球为油气层保护剂，改性淀粉降滤失剂为降滤失剂，复配其他环保型功能单剂形成的淀粉基钻井液体系具有高效、环保的特点，承压封堵降滤失性能好，抑制性强，适合在页岩及高粘土含量储层的钻探中应用。钻探中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油田化学品
，具体涉及一种钻井液及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]淀粉微球环保性能优异，原料廉价易得，目前已有诸多公开的文章和专利研究其在医疗、包装、造纸等诸多领域的应用性能，专利CN 109912724A公开了一种微米级多孔淀粉微球的反向乳液聚合法，通过二次交联使淀粉微球具有稳定的多孔结构，微球对甲基紫的吸附率可达43.3%；专利CN 104785179 A公开了一种纳米淀粉微球的制法，该方法通过冷冻、熔化、透析、过滤，以节能环保的方式制备粒径可控、高纯度的纳米淀粉微球，在生物医药领域具有巨大的应用潜力。在油田化学品领域，纳米级交联淀粉微球作为油气层保护剂在页岩油气层开发中应用前景广阔。一方面，淀粉微球的可形变性使其能够适应复杂的孔喉结构，在近井壁区域对页岩储层进行灵活暂堵；另一方面，淀粉微球的网状交联结构使其具有一定的承压能力，不会在压力作用下破碎而继续深入储层。纳米级交联淀粉微球作为页岩储层油气层保护剂还具有组分简单、环保性能优异的特点，能够适应现场日渐严苛环保法规，因此淀粉微球在未来必将成为油气层保护材料重要的发展方向之一。
[0003]然而，环保性能优异的单剂并不能对钻井液体系整体环保性能起到决定性影响，将淀粉微球油气层保护剂与“三磺”处理剂搭配，形成钻井液体系，淀粉微球油保材料的环保性能将无从体现。因此在现有产品中筛选环保性能较好的高性能处理剂，与淀粉微球油气层保护剂搭配形成环保钻井液处理剂体系是完成环保型单剂开发后的必备工作。参考当下国内外高性能水基钻井液技术的发展趋势，筛选工作中只需选取3-4类高性能关键处理剂即可，在满足钻井液施工要求的前提下将显著提高油气钻探开发的经济效益。而从环境友好角度来看，若不是每一种处理剂的环保性能都优于淀粉微球，那么复杂的处理剂组分将同样削弱环保型淀粉基单剂的环保效果。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种钻井液及其制备方法及应用。所述钻井液体系具有组分简单，性能高效和环境友好等优点。
[0005]本专利技术第一方面提供一种钻井液，所述钻井液包括水、膨润土、纳米级交联淀粉微球、改性淀粉降滤失剂、聚合醇包被剂、非磺化抑制剂和降粘剂，以钻井液中水的重量份为100份计，膨润土加入量为0.5~4份，优选为1~3份；纳米级交联淀粉微球加入量为0.5~5份，优选为1~3份；所述改性淀粉降滤失剂加入量为0.5~5份，优选为1~3份；聚合醇包被剂加入量为0.2~5份，优选为0.5~3份；非磺化抑制剂加入量为0.5~4份，优选为1~3%；降粘剂加入量为0.05~0.5份，优选为0.2~0.4份。
[0006]上述钻井液中，所述聚合醇包被剂可以是聚乙二醇类包被剂，或者也可以是聚乙二醇与小分子多元醇的复配型包被剂。当所述聚乙二醇类包被剂具体可以是聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇
10000、聚乙二醇20000中的一种或几种。所述小分子多元醇可以是丙三醇、乙二醇、二乙二醇中任一种或几种。
[0007]上述钻井液中，所述的改性淀粉降滤失剂可以是阳离子改性淀粉、阴离子改性淀粉、两性离子改性淀粉及非离子改性淀粉中的一种或多种，优选为两性离子改性淀粉。当所述改性淀粉降滤失剂为阳离子改性淀粉时，具体可以为DMC（甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）接枝淀粉、DAC（丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）接枝淀粉、DBC（丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵）接枝淀粉、DMDAAC（二甲基二烯丙基氯化铵）接枝淀粉和DEDAAC（二乙基二烯丙基氯化铵）接枝淀粉中的一种或多种；当所述改性淀粉降滤失剂为阴离子改性淀粉时，具体可以为AA（丙烯酸）接枝淀粉、AMPS（2-甲基-2-丙烯酰氨基丙磺酸）接枝淀粉、FA（反丁烯二酸）接枝淀粉、SSS（烯丙基磺酸钠）接枝淀粉、AOIAS2-丙烯酰氧异戊烯磺酸钠）接枝淀粉中的一种或多种；当所述改性淀粉降滤失剂为两性离子改性淀粉时，具体可以为DMAPS（甲基丙烯酰氧乙基
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N,N-二甲基丙磺酸盐）接枝淀粉、DAPS（N,N-二甲基烯丙基胺丙磺酸盐）接枝淀粉、VPPS（4-乙烯基吡啶丙磺酸盐）接枝淀粉、MAPS（N-甲基二烯丙基丙磺酸盐）接枝淀粉、MABS（N-甲基二烯丙基丁磺酸盐）接枝淀粉中的一种或多种；当所述改性淀粉降滤失剂为非离子改性淀粉时，具体可以为NVP（N-乙烯基吡咯烷酮）接枝淀粉、AN（丙烯腈）接枝淀粉、NVF（乙烯基甲酰胺）接枝淀粉、NVA（乙烯基乙酰胺）接枝淀粉中的一种或多种。所述改性淀粉降滤失剂可以采用市售商品，也可以按照现有期刊、专利文献中公开的方法进行制备，如按照申请人在先公开的专利CN 104926995 A、CN104926996 A中公开的方法进行制备。
[0008]上述钻井液中，所述的非磺化抑制剂可以是无机盐类抑制剂、有机盐类抑制剂、端胺基聚醚类抑制剂中的一种或几种。当所述非磺化抑制剂为无机盐类抑制剂时，可以是氯化钾、氯化铵、氯化钠、氯化钙、硫酸钾、硫酸钠等中的一种或几种；当所述非磺化抑制剂为有机盐类抑制剂时，可以为有机酸盐，具体可以是甲酸钾、乙酸钾、柠檬酸钾、酒石酸钾、乙酸铵、柠檬酸铵、酒石酸铵等中的一种或几种。当所述非磺化抑制剂为端胺基聚醚类时，可以是市售的D230、D400中的某一种或两种。所述的非磺化抑制剂可以采用市售商品，也可以按照现有期刊、专利文献中公开的方法进行制备。
[0009]上述钻井液中，所述的降粘剂可以是无机磷酸盐降粘剂、有机低聚物降粘剂、有机硅复合降粘剂中的一种或几种。当所述降粘剂为无机磷酸盐降粘剂时，具体可以为磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种；当所述降粘剂为有机低聚物降粘剂时，可以是阴离子烯类单体低聚物降粘剂、两性离子烯类单体低聚物降粘剂的一种或几种。所述的降粘剂可以采用市售商品，也可以按照现有期刊、专利文献中公开的方法进行制备。例如可以采用市售的阴离子烯类单体低聚物降粘剂XA-40、阴离子烯类单体低聚物降粘剂XB-40、市售的两性离子烯类单体低聚物降粘剂XY-27、两性离子烯类单体低聚物降粘剂XY-28、市售的有机硅降粘剂OSAM、有机硅降粘剂OSAM-K中的一种或几种。
[0010]上述钻井液中，所述纳米级交联淀粉微球中，所述淀粉微球的粒径可控范围为25～1000nm，所述淀粉微球在该粒径区间内的分布≥99%，分布方式为多分散分布。同时所述淀粉微球还具有以下典型的粒径分布特征：200≥D10≥60nm、400nm≥D50≥200nm、600nm≥D90≥400，即所述淀粉微球在60nm～600nm区间内的分布≥80%。
[0011]上述钻井液中，所述纳米级交联淀粉微球通过如下方法制备：（1）制备纳米淀粉晶：将淀粉与水混合，然后加热料液至沸腾状态，沸腾处理一段时间
后降温，缓慢加入溶剂，静置一段时间后进行固液处理，得到的不溶物进一步经分离、洗涤、干燥后得纳米淀粉晶；（2）制备酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液，所述钻井液包括水、膨润土、纳米级交联淀粉微球、改性淀粉降滤失剂、聚合醇包被剂、非磺化抑制剂和降粘剂，以钻井液中水的重量份为100份计，膨润土加入量为0.5~4份，优选为1~3份；纳米级交联淀粉微球加入量为0.5~5份，优选为1~3份；所述改性淀粉降滤失剂加入量为0.5~5份，优选为1~3份；聚合醇包被剂加入量为0.2~5份，优选为0.5~3份；非磺化抑制剂加入量为0.5~4份，优选为1~3%；降粘剂加入量为0.05~0.5份，优选为0.2~0.4份。2.按照权利要求1所述的钻井液，其中，所述聚合醇包被剂是聚乙二醇类包被剂，或者是聚乙二醇与小分子多元醇的复配型包被剂。3.按照权利要求2所述的钻井液，其中，所述聚乙二醇类包被剂是聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇10000、聚乙二醇20000中的一种或几种；所述小分子多元醇是丙三醇、乙二醇、二乙二醇中任一种或几种。4.按照权利要求1所述的钻井液，其中，所述的改性淀粉降滤失剂是阳离子改性淀粉、阴离子改性淀粉、两性离子改性淀粉及非离子改性淀粉中的一种或多种，优选为两性离子改性淀粉。5.按照权利要求1所述的钻井液，其中，所述的非磺化抑制剂是无机盐类抑制剂、有机盐类抑制剂、端胺基聚醚类抑制剂中的一种或几种。6.按照权利要求5所述的钻井液，其中，无机盐类抑制剂是氯化钾、氯化铵、氯化钠、氯化钙、硫酸钾、硫酸钠中的一种或几种；有机盐类抑制剂为有机酸盐，具体是甲酸钾、乙酸钾、柠檬酸钾、酒石酸钾、乙酸铵、柠檬酸铵、酒石酸铵中的一种或几种；所述端胺基聚醚类是D230、D400中的一种或两种。7.按照权利要求1所述的钻井液，其中，所述的降粘剂是无机磷酸盐降粘剂、有机低聚物降粘剂、有机硅复合降粘剂中的一种或几种。8.按照权利要求7所述的钻井液，其中，所述无机磷酸盐降粘剂为磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任一种或几种；所述有机低聚物降粘剂是阴离子烯类单体低聚物降粘剂、两性离子烯类单体低聚物降粘剂中的任一种或几种。9.按照权利要求1或7所述的钻井液，其中，所述降粘剂是阴离子烯类单体低聚物降粘剂XA-40、阴离子烯类单体低聚物降粘剂XB-40、两性离子烯类单体低聚物降粘剂XY-27、两性离子烯类单体低聚物降粘XY-28、有机硅降粘剂OSAM、有机硅降粘剂OSAM-K中的一种或几种。10.按照权利要求1所述的钻井液，其中，纳米级交联淀粉微球通过如下方法制备，制备方法包括如下内容：（1）制备纳米淀粉晶：将淀粉与水混合，然后加热料液至沸腾状态，沸腾处理一段时间后降温，缓慢加入溶剂，静置一段时间后进行固液处理，得到的不溶物进一步经分离、洗涤、干燥后得纳米淀粉晶；（2）制备酯化纳米淀粉晶：将步骤（1）制备的纳米淀粉晶加入到三偏磷酸钠溶液中，混匀后静置浸渍处理，然后经养护处理后经分离、洗涤、干燥得酯化纳米淀粉晶；（3）将步骤（2）所得酯化纳米淀粉晶与水混合，然后加热料液至沸腾，沸腾处理一段时间后降温至60～80℃；
（4）向步骤（3）得到的料液中加入两性离子表面活性剂，混合均匀，得到水相A；（5）将烷烃类化合物与乳化剂混合，混合均匀至完全溶解后得到油相B；（6）在30～60℃条件下，将步骤（4）中的水相A和步骤（5）中的油相B混合均匀，然后缓慢加入无机盐溶液和交联剂，待无机盐溶液和交联剂加入完毕后继续反应，反应完成后破乳并除去上层油相，然后经洗涤、干燥后得纳米级交联淀粉微球。11.按照权利要求10所述的钻井液，其中，步骤（1）中所述的淀粉为绿豆淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一种或几种，优选玉米淀粉和/或马铃薯淀粉。12.按照权利要求10所述的钻井液，其中，步骤（1）中所述降温为降至10~50℃，优选20~40℃。13.按照权利要求10所述的钻井液，其中，步骤（1）中所述溶剂为有机溶剂，具体为甲醇、乙醇、苯甲醇、丙酮、环己酮、苯乙酮、甲苯、乙苯、氯苯中的任一种，优选乙醇和/或丙酮，进一步优选乙醇。14.按照权利要求10所述的钻井液，其中，步骤（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瀚，王晨，曾虹钢，杨超，赵林，杨国兴，孙中伟，赵凯强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：