一种强抑制强封堵钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻井液及其制备方法，具体地说涉及一种强抑制强封堵钻井液及 其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着国内外石油与天然气勘探开发的不断深入，一些油气藏的开发效果很不理 想，如泥沙岩油藏、页岩气藏、煤层气藏等。在上述油气藏的勘探开发过程中，极易发生井壁 坍塌等井下复杂事故。这就要求钻井液体系具有良好的封堵性能和抑制能力，以能够在钻 遇砂岩夹泥岩或大段泥岩的情况下保证井壁的稳定性。因此，研究开发性能优越、环境友好 的具强抑制性强封堵的钻井液体系尤为重要。
[0003] CN102863947A涉及一种强抑制强封堵钻井液，其特征是：按重量百分数含有强抑 制剂0. 5%至15%、强封堵剂0. 5%至7%、膨润土 0. 5%至5%、降滤失剂0. 2%至6%。本发明通 过强抑制剂溶解后产生的高浓度的K+，对强水敏泥页岩的水化起到很强抑制作用；同时，强 抑制剂溶解后产生的阴离子通过吸附基能与粘土表面发生吸附作用，在粘土表面形成保护 膜，从而阻止了粘土的水化；强封堵剂对微裂缝强水敏泥页岩地层能够实现强封堵，形成隔 离膜；从而防止了强水敏泥页岩地层井壁失稳。此钻井液体系含有大量无机盐，极易造成钻 井液体系的不稳定并影响其他处理剂的性能，在解决泥页岩地层的分散造浆及井壁吸水失 稳问题方面还有所欠缺，导致抑制防塌性能有所降低。此外，大量无机盐的存在给钻井液后 处理带来了诸多困难。
[0004]
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种强抑制强封堵钻井液及其制备方法。该钻 井液体系具有双重抑制作用，防塌性能好，能有效解决泥页岩水化分散膨胀及井壁坍塌等 实际问题。
[0006] -种钻井液，按重量份数计，含有3-5%膨润土，0. 1-0. 5%高粘度羧甲基纤维 素钠，0· 1-0. 6%低粘度羧甲基纤维素钠，0· 05-0. 3%的降失水剂，0· 3-2. 0%褐煤树脂； 0. 1-3. 0%KC1 ;0. 05-0. 5%Na2C03; 1. 0-5. 0% 聚合醇；0. 05-0. 5% 具包被作用的阳离子聚胺 (简称为阳离子聚胺）；〇. 05-0. 3%具降滤失及抑制作用的胺基化合物(简称为胺基化合物）； 水为余量；优选含有3-4%膨润土，0. 1-0. 3%高粘度羧甲基纤维素钠，0. 2-0. 4%低粘度羧甲 基纤维素钠，〇· 1-0. 20% 的降失水剂，0· 5-1. 5% 褐煤树脂；0· 5-1. 5%KC1 ;0· 05-0. 2%Na2C03; 2. 0-4. 0%聚合醇；0. 1-0. 25%阳离子聚胺；0. 05-0. 2%胺基化合物；其中所述的具包被作用 的阳离子聚胺为端二胺、环醚和环氧卤代烷的聚合物，所述具降滤失及抑制作用的非离子 胺基化合物为多元胺同环醚的反应物。
[0007] 本发明中所述的具包被作用的阳离子聚胺的运动粘度为300 mm2/s -2000 mm2/s， 阳离子度0. 75 mmol/g -3. 6 mmol/g;优选为运动粘度500 mm2/s -1300 mm2/s，阳离子度 1. 0 mmol/g -3. 0 mmo 1 ,/g〇
[0008] -种钻井液的制备方法，首先制备具包被作用的阳离子聚胺和具降滤失及抑制作 用的非离子胺基化合物；然后按计量比配将膨润土，高粘度羧甲基纤维素钠，低粘度羧甲基 纤维素钠，降失水剂，褐煤树脂，KC1，Na 2C03,聚合醇，阳离子聚胺，胺基化合物、水混合均匀 制得钻井液。
[0009] 本发明方法中所述的具包被作用的阳离子聚胺的制备方法如下：首先在搅拌及 50-120°C条件下向端二胺中滴加环醚，环醚和端二胺的摩尔比为0.5-4 :1，滴加结束后反 应l_4h ;然后将温度升至80-150°C，搅拌条件下滴加环氧卤代烷，环氧卤代烷和端二胺的 摩尔比为0. 1-1 :1，滴加结束后反应l-4h,加入终止剂,终止剂和端二胺的摩尔比为0. 5-2 : 1，继续反应l_4h，得具包被作用的阳离子聚胺。
[0010] 上述方法中端二胺为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺中的一种或几种，优 选丁二胺、戊二胺、己二胺。环醚为环氧丙烷或环氧丁烷。环氧卤代烷为环氧氯丙烷、环氧 溴丙烷、环氧氯丁烷中的一种或几种。终止剂为盐酸、硫酸、硝酸、冰醋酸、柠檬酸、甲酸、乙 酸中的一种或几种，优选盐酸、冰醋酸、甲酸。
[0011] 本发明方法中具降滤失及抑制作用的非离子胺基化合物的制备方法如下：（1) 向多元胺中加入无机碱并混合搅拌均匀，无机碱加入量为多元胺质量的0.05-3%，优选 0. 5-1% ; (2)向步骤（1)的混合液中加入醚化剂在60-KKTC反应6-10h，优选80-KKTC反应 8-10h，所述醚化剂和多元胺的摩尔比> 1. 0,优选2. 0-4. 0 ; (3)步骤（2)反应结束后降至 室温，调节溶液pH值至中性，得具降滤失及抑制作用的非离子胺基化合物。
[0012] 上述方法中多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺，无机碱为氢氧化钾，醚化剂为环氧 丙烷。
[0013] 现场应用试验结果表明：与现有的普遍应用的钻井液相比，本发明的钻井液体系 具有双重抑制作用，能够针对高温高盐地层，有效抑制泥页岩的水化、分散及膨胀，抑制劣 质土的造浆及井壁吸水失稳等钻探过程的严重问题，具有良好的防止井壁坍塌的效果。此 外，本发明的钻井液体系无生物毒性，符合环保要求。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例来具体说明本发明方法的作用及效果，但以下实施例不构成对本 发明方法的限制。
[0015] 高粘度羧甲基纤维素钠 HV-CMC采购自江西萍乡博新钻井泥浆助剂厂，为白色或 微黄色纤维状粉末，纯度为95%，取代度为0. 8%，氯化钠质量含量5. 0%，在盐水中的造浆 率> 150 m3/吨；低粘度羧甲基纤维素钠 LV-CMC低粘羧甲基纤维素钠采购自山东东营胜 利油田胜大纤维素厂，为白色粉末颗粒状，其pH值为7. 3, DS值为0. 87,纯度89. 2%，含水 8. 3wt%，在淡水中的粘度为25cP，其饱和盐水滤失量为6. 7 ;降失水剂LV-Drispac，降失水 剂采购自荆州嘉华科技有限公司；褐煤树脂SPNH采购自萍乡市博新实业有限公司，为微红 黑色粉末或颗粒、易溶于水，水溶液呈碱性；聚合醇采购自郑州豫华助剂有限公司，为棕红 色粘稠状液体，倾倒点< -15°C，荧光级别< 3. 0,润滑系数降低率> 50%，泥浆表观粘度降 低率< 25%。
[0016] 实施例1 阳离子聚胺为丁二胺、环氧丁烷及环氧氯丁烷反应后的产物，制备方法为在搅拌及 KKTC条件下向丁二胺中滴加环氧丁烷，反应lh，然后将温度升至140°C，搅拌条件下滴 加环氧氯丁烷，反应lh加入甲酸，继续反应lh，得聚胺抑制剂样品。控制丁二胺、环氧丁 烷、环氧氯丁烷及甲酸摩尔比例为1:4:0. 4:0. 8,其运动粘度为456. 4mm2/s，阳离子度为 0. 906mmol/g。胺基化合物制备方法为在搅拌下加入103g二乙烯三胺和0. 5g氢氧化钾，混 合均匀，升温至80°C，逐渐滴加232g环氧丙烷(环氧丙烷与二乙烯三胺摩尔比为4 :1)，滴加 完毕后，在80°C下反应8h，降至室温，采用盐酸调节溶液pH值至中性，得胺基化合物样品。 各组分具体质量分数见表1。
[0017] 表1钻井液配方
实施例2 阳离子聚胺为丁二胺、环氧丁烷及环氧氯丁烷反应后的产物，制备方法为在搅拌及 KKTC条件下向丁二胺中滴加环氧丁烷，反应lh，然后将温度升至140°C，搅拌条件下滴加 环氧氯丁