【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种万米深地油气固壁型水基钻井液及其制备方法与应用，属于钻井液。
技术介绍
1、钻井液被称为“钻井的血液”，具有稳定井壁、携带岩屑、平衡地层压力等功能，是油气勘探开发不可或缺的核心工程技术，直接关系钻井成败和油气储层产量。万米深地油气井钻井过程中，超高温（>200℃）、超高压（>140mpa）、超高盐（地层流体矿化度>200000mg/l）、超高应力（>160mpa）的“四超”苛刻条件致使钻井液流变性降低甚至丧失、滤失量骤增，且由于地层条件复杂，多种岩性（泥岩、砂岩、白云岩等）并存，井壁失稳机理复杂，现有的水基钻井液难以起到稳定井壁的作用，井壁容易发生坍塌、剥落等现象，钻井风险巨大，井塌、井漏、井喷等事故频发，严重阻碍了万米深地油气的勘探开发，亟需研制一种能够稳定万米深地油气井井壁的强固壁水基钻井液。
2、中国专利文献cn117736707a和cn117946640a分别公开了一种抗230℃耐高盐高密度水基钻井液及其制备方法与应用和一种抗230℃耐高矿化度环保型水基钻井液及其制备方法与应用，这两种钻井液在230℃高盐条件下表现出了良好的流变和滤失性能，且兼具一定的封堵和抑制性能，但未表现出在更高温度下的性能有效保持；中国专利文献cn115466603a公开了一种抗240℃抗盐封堵型水基钻井液及制备方法与应用，该体系通过封堵剂和防塌剂的协同作用，起到了在240℃超高温条件下有效封堵维持井壁稳定的作用，但该体系中的聚丙烯酰胺钾盐抑制剂在高温高盐条件下易失效，钻探中遇到的泥页岩地层可能
3、现有水基钻井液普遍在万米深地油气井超高温高矿化度条件下性能衰退严重，且无法满足多种复杂岩性地层井壁稳定的需求，难以满足万米深地油气钻探的需要。因此，亟需研制一种万米深地油气固壁型水基钻井液，从而有效防止井塌、井漏、井喷等钻井复杂的发生，为万米深地油气钻探提供技术支撑。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，尤其是针对目前深部地层水基钻井液固壁能力不足，难以维持万米深地油气井中不同岩性地层井壁稳定的问题，本专利技术提供了一种万米深地油气固壁型水基钻井液及其制备方法与应用。本专利技术以改性黏土提切剂、疏水缔合聚合物流型调节剂、封堵剂、超支化聚合物降滤失剂和胶结封堵型固壁剂为核心组分构建了一种万米深地油气固壁型水基钻井液，该钻井液能在240℃、饱和盐的条件下长时间保持良好的流变、滤失、封堵和抑制性能，能有效维持万米深地油气井井壁稳定，能有效防止井塌、井漏、井喷等钻井复杂的发生，为万米深地油气钻探提供技术支撑。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、一种万米深地油气固壁型水基钻井液，包含如下重量份的原料：水100份、改性黏土提切剂1-5份、疏水缔合聚合物流型调节剂2-4份、封堵剂3-8份、超支化聚合物降滤失剂2-5份、胶结封堵型固壁剂1-3份。
4、根据本专利技术优选的，所述改性黏土提切剂按照下述方法制备得到：
5、（1）将镁铝水滑石和1:1型黏土矿物混合，加入乙醇水溶液中，得到分散液；
6、（2）向步骤（1）所得分散液中加入十六烷基三甲基溴化铵和二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺，搅拌均匀后，在氮气保护下升温至反应温度，加入引发剂，在氮气保护下进行恒温反应；反应完成后，经离心、洗涤、干燥、粉碎，得到改性黏土提切剂。
7、优选的，步骤（1）中所述镁铝水滑石为碳酸根型镁铝水滑石，更优选的，所述镁铝水滑石的化学组成为mg6al2(oh)16(co3)·4h2o。
8、优选的，步骤（1）中所述1:1型黏土矿物为两种不同晶体片层以1:1比例组成的黏土矿物，所述晶体片层的组成包括但不限于硅氧四面体、铝氧八面体、二八面体云母、二八面体蒙皂石；所述镁铝水滑石与1:1型黏土矿物的质量比为0.1-0.3:1。
9、优选的，步骤（1）中所述乙醇水溶液中去离子水与无水乙醇的体积比为1-3:1。
10、优选的，步骤（1）中所述分散液中镁铝水滑石和1:1型黏土矿物的总质量浓度为5-10%。
11、优选的，步骤（2）中所述十六烷基三甲基溴化铵的质量为分散液质量的0.3-0.8%；所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的质量为分散液质量的0.5-1.5%。
12、优选的，步骤（2）中所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，所述引发剂的质量为分散液质量的0.001-0.01%。
13、优选的，步骤（2）中所述反应温度为55-65℃，所述恒温反应的时间为6-8h。
14、优选的，步骤（2）中所述洗涤为将离心所得固体用去离子水离心洗涤3-5次；所述干燥为在80-100℃下干燥8-12h。
15、根据本专利技术优选的，所述疏水缔合聚合物流型调节剂按照下述方法制备得到：
16、（i）将烷基取代丙烯酰胺、3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、长链烷基二甲基烯丙基氯化铵和2-甲基-1-乙烯基咪唑加入水中，搅拌至分散均匀，得到单体溶液；
17、（ii）向步骤（i）所得单体溶液中通入氮气，升温至第一温度，加入苯基三乙氧基硅烷，搅拌至溶解后，升温至第二温度，加入偶氮二异丁基脒盐酸盐和亚硫酸氢钠引发反应，通氮气进行恒温反应；反应完成后，经洗涤、干燥，得到疏水缔合聚合物流型调节剂。
18、优选的，步骤（i）中所述烷基取代丙烯酰胺为n,n-二甲基丙烯酰胺、n,n-二乙基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合。
19、优选的，步骤（i）中所述长链烷基二甲基烯丙基氯化铵，是氯化季铵盐化合物，其中三个取代基分别为两个甲基和烯丙基，第四个取代基为c10~c18的烷基；进一步优选的，所述长链烷基二甲基烯丙基氯化铵为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵或十八烷基二甲基烯丙基氯化铵。
20、优选的，步骤（i）中所述烷基取代丙烯酰胺、3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、长链烷基二甲基烯丙基氯化铵和2-甲基-1-乙烯基咪唑的摩尔比为1:0.2-0.4:0.05-0.15:0.05-0.15。
21、优选的，步骤（i）中所述单体溶液的浓度为20-40wt%；所述单体为烷基取代丙烯酰胺、3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、长链烷基二甲基烯丙基氯化铵和2-甲基-1-乙烯基咪唑。
22、优选的，步骤（ii）中所述第一温度为40-50℃；所述苯基三乙氧基硅烷的质量为单体总质量的0.05-0.15%。
23、优选的，步骤（ii）中所述偶氮二异丁基脒盐酸盐的质量为单体总质量的0.1-1%；所述亚硫酸氢钠的质量为单体总质量的0.05-0.15%。
24、根据本专利技术，步骤（ii）中，单体总质量指的是烷基取代丙烯酰胺、3-[n,n-二甲基-[2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，包含如下重量份的原料：水100份、改性黏土提切剂1-5份、疏水缔合聚合物流型调节剂2-4份、封堵剂3-8份、超支化聚合物降滤失剂2-5份、胶结封堵型固壁剂1-3份；
2.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（1）中所述镁铝水滑石的化学组成为Mg6Al2(OH)16(CO3)·4H2O；所述乙醇水溶液中去离子水与无水乙醇的体积比为1-3:1；所述分散液中镁铝水滑石和1:1型黏土矿物的总质量浓度为5-10%。
3.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（2）中所述十六烷基三甲基溴化铵的质量为分散液质量的0.3-0.8%；所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的质量为分散液质量的0.5-1.5%；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，所述引发剂的质量为分散液质量的0.001-0.01%；所述反应温度为55-65℃，所述恒温反应的时间为6-8h；所述洗涤为将离心所得固体用去离子水离心洗涤3-5次；所述干燥为在80-100℃下干燥8-12h。
4.根据权利要求1所述万
5.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（II）中所述第一温度为40-50℃；所述苯基三乙氧基硅烷的质量为单体总质量的0.05-0.15%；所述偶氮二异丁基脒盐酸盐的质量为单体总质量的0.1-1%；所述亚硫酸氢钠的质量为单体总质量的0.05-0.15%；
6.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（i）中所述加热为加热至70-80℃；所述甲醇钾的甲醇溶液是将甲醇钾溶于甲醇中得到，所述甲醇钾与甲醇的质量比为0.5-0.7:1；
7.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（ii）中所述N,N-二甲基丙烯酰胺与水的质量比为1:10-20；所述甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的平均分子量为1000-4000；所述硝酸铈铵水溶液的浓度为0.1-0.3wt%，所述硝酸铈铵水溶液与N,N-二甲基丙烯酰胺的质量比为4-6:10；
8.权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
9.根据权利要求8所述万米深地油气固壁型水基钻井液的制备方法，其特征在于，具体制备方法包括步骤如下：
10.权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液在深层超深层油气地层的钻井过程中的应用，其特征在于，用以维持油气井井壁稳定，所述深层超深层油气地层为万米深地地层。
...【技术特征摘要】
1.一种万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，包含如下重量份的原料：水100份、改性黏土提切剂1-5份、疏水缔合聚合物流型调节剂2-4份、封堵剂3-8份、超支化聚合物降滤失剂2-5份、胶结封堵型固壁剂1-3份；
2.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（1）中所述镁铝水滑石的化学组成为mg6al2(oh)16(co3)·4h2o；所述乙醇水溶液中去离子水与无水乙醇的体积比为1-3:1；所述分散液中镁铝水滑石和1:1型黏土矿物的总质量浓度为5-10%。
3.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（2）中所述十六烷基三甲基溴化铵的质量为分散液质量的0.3-0.8%；所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的质量为分散液质量的0.5-1.5%；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，所述引发剂的质量为分散液质量的0.001-0.01%；所述反应温度为55-65℃，所述恒温反应的时间为6-8h；所述洗涤为将离心所得固体用去离子水离心洗涤3-5次；所述干燥为在80-100℃下干燥8-12h。
4.根据权利要求1所述万米深地油气固壁型水基钻井液，其特征在于，步骤（i）中所述长链烷基二甲基烯丙基氯化铵为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵或十八烷基二甲基烯丙基氯化铵；所述单体溶液的浓度为20-40wt%。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬平，孙元伟，孙金声，吕开河，李美春，王金堂，金家锋，张泰丰，徐哲，黄宁，严涵，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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