一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物及其水基钻井液、制备方法与应用与流程

技术特征：
1.一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物，其特征在于，包括膨润土、聚丙烯酸钾、磺甲基酚醛树脂、柔性纳米封堵剂、自吸水抑制剂、化学固壁剂、油酸甲酯；所述化学固壁剂包括丙烯酰胺、异戊二烯和硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物，其特征在于，所述丙烯酰胺、异戊二烯、硅烷偶联剂的摩尔比为1∶0.05-0.30∶0.03-0.30，优选为1∶0.05-0.25∶0.03-0.20；优选地，所述化学固壁剂的粘均分子量为10-50万，优选为15-45万；优选地，所述硅烷偶联剂选自二(二乙基氨基)甲基乙烯基硅烷、或，二(二甲基氨基)甲基乙烯基硅烷。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物，其特征在于，包括如下重量份的原料：膨润土2-8份，优选4份、聚丙烯酸钾0.1-0.2份、磺甲基酚醛树脂1-2份、柔性纳米封堵剂2-3份、自吸水抑制剂0.1-0.3份、化学固壁剂2-3份、油酸甲酯2-3份。4.根据权利要求1或3所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物，其特征在于，所述柔性纳米封堵剂包括对苯乙烯磺酸钠、和，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；优选地，所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为1∶0.05-0.55，优选为1∶0.25-0.55；优选地，所述柔性纳米封堵剂的粘均分子量为5-35万，优选为10-25万；优选地，所述自吸水抑制剂为碳氟类表面活性剂，进一步优选为全氟辛基乙基丙烯酸酯。5.一种适用于高温易塌地层的水基钻井液，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的一种用于制备适用于高温易塌地层的水基钻井液的组合物和水。6.根据权利要求5所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液，其特征在于，包括如下重量份的原料：水100-200份，优选100份、膨润土2-8份优选4份、聚丙烯酸钾0.1-0.2份、磺甲基酚醛树脂1-2份、柔性纳米封堵剂2-3份、自吸水抑制剂0.1-0.3份、化学固壁剂2-3份、油酸甲酯2-3份。7.一种用于制备适用于高温易塌地层的水基钻井液的组合物的制备方法，其特征在于，将对苯乙烯磺酸钠、和，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸通过乳液聚合制备柔性纳米封堵剂；将丙烯酰胺、异戊二烯、硅烷偶联剂通过溶液聚合制备化学固壁剂；再将柔性纳米封堵剂、化学固壁剂、膨润土、聚丙烯酸钾、磺甲基酚醛树脂、自吸水抑制剂、油酸甲酯混合。8.根据权利要求7所述的一种用于制备适用于高温易塌地层的水基钻井液的组合物的制备方法，其特征在于，所述制备柔性纳米封堵剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将环己烷、span80、tween80混匀，得到油相混合液；(2)将聚合单体a加入水中溶解得到水相溶液；所述聚合单体a包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对苯乙烯磺酸钠；(3)将水相溶液滴加到油相混合液中，加入交联剂后升温，加入引发剂，恒温反应后滴
加乙醇，经过滤、洗涤、干燥；优选地，步骤(1)中，环己烷、span80、tween80的质量比为1:0.05-0.1:0.05-0.1；优选地，步骤(2)中，所述聚合单体a在水相溶液中的质量浓度为0.2-0.4g/ml；优选地，所述聚合单体a中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为1∶0.05-0.55，优选为1∶0.25-0.55；优选地，将聚合单体a加入水中搅拌至充分溶解；优选地，所述搅拌速度为200-300r/min；优选地，步骤(3)中，水相溶液与油相混合液的体积比为1:2-5；优选地，升温至45-55℃，优选地，恒温反应3-5h；优选地，滴加乙醇至不再出现白色沉淀；优选地，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺；优选地，交联剂的加入量为聚合单体质量的1-4％；优选地，所述引发剂为偶氮类引发剂，进一步优选的，所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐，优选地，所述引发剂的加入量为聚合单体质量的0.1-0.5％；优选地，所述洗涤为用丙酮洗涤三次；优选地，所述干燥为在100-110℃下干燥6-10h。优选地，所述的自吸水抑制剂为碳氟类表面活性剂，优选为全氟辛基乙基丙烯酸酯；优选地，所述制备化学固壁剂包括如下步骤：将聚合单体b加入溶剂中，升温搅拌后加入引发剂，恒温反应后，除去溶剂，将得到的粗产物用苯浸泡后过滤、烘干粉碎；所述聚合单体b包括丙烯酰胺、异戊二烯和硅烷偶联剂；优选地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺；优选地，升温至45-60℃；优选地，搅拌25-35min；优选地，恒温反应5-6h；优选地，所述粗产物为胶状；优选地，所述聚合单体b中丙烯酰胺、异戊二烯、硅烷偶联剂的摩尔比为1:0.05-0.30：0.03-0.30，优选为1：0.05-0.25:0.03-0.20；优选地，所述聚合单体b的质量与溶剂的体积的比为0.15-0.25g:1ml；优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述引发剂的加入量为聚合单体b质量的0.1-0.5％；优选地，所述硅烷偶联剂为二(二乙基氨基)甲基乙烯基硅烷、或，二(二甲基氨基)甲基乙烯基硅烷。9.一种适用于高温易塌地层的水基钻井液的制备方法，其特征在于，将权利要求1-4任一所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物，和/或，权利要求7或8所述的制备方法制得的组合物，与水混合。优选地，所述一种适用于高温易塌地层的水基钻井液的制备方法包括如下步骤：将膨润土加入水中，搅拌后依次加入聚丙烯酸钾、磺甲基酚醛树脂、柔性纳米封堵剂、
自吸水抑制剂、化学固壁剂、油酸甲酯搅拌均匀；优选地，搅拌20-30小时；优选地，所述自吸水抑制剂为碳氟类表面活性剂，进一步优选为全氟辛基乙基丙烯酸酯；更优选地，低速搅拌下在水中加入膨润土，低速搅拌24小时，加入聚丙烯酸钾，高速搅拌30分钟，加入磺甲基酚醛树脂，高速搅拌30分钟，加入柔性纳米封堵剂，高速搅拌30分钟，加入自吸水抑制剂，高速搅拌20分钟，加入化学固壁剂，高速搅拌20分钟，加入油酸甲酯，高速搅拌20分钟，制得适用于高温易塌地层的水基钻井液；所述低速搅拌的转速为3000r/min，高速搅拌的转速为8000-12000r/min；优选地，所述膨润土、水、聚丙烯酸钾、磺甲基酚醛树脂、柔性纳米封堵剂、自吸水抑制剂、化学固壁剂、油酸甲酯的重量份为：膨润土2-8份优选4份、水100-200份优选100份、聚丙烯酸钾0.1-0.2份、磺甲基酚醛树脂1-2份、柔性纳米封堵剂2-3份、自吸水抑制剂0.1-0.3份、化学固壁剂2-3份、油酸甲酯2-3份。10.权利要求1-4任一所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物、和/或，权利要求7或8所述的制备方法制得的组合物、和/或，权利要求5或6所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液、和/或，权利要求9所述的制备方法制得的水基钻井液在钻井方面的应用。优选地，权利要求1-4任一所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物、和/或，权利要求7或8所述的制备方法制得的组合物、和/或，权利要求5或6所述的一种适用于高温易塌地层的水基钻井液、和/或，权利要求9所述的制备方法制得的水基钻井液在稳定高温易塌地层井壁中的应用。

技术总结
本发明“一种适用于高温易塌地层的水基钻井液组合物及其水基钻井液、制备方法与应用”属于钻井技术领域。所述组合物包括膨润土、聚丙烯酸钾、磺甲基酚醛树脂、柔性纳米封堵剂、自吸水抑制剂、化学固壁剂、油酸甲酯；所述化学固壁剂包括丙烯酰胺、异戊二烯和硅烷偶联剂。本发明的水基钻井液能有效抑制泥页岩地层的水化膨胀与分散，有效封堵泥页岩地层，减缓地层中压力传递，防止井壁坍塌、卡钻，稳定井壁减少事故发生。事故发生。


技术研发人员：赵海洋 李双贵 易浩 罗发强 高伟 翟科军 贾晓斌 于洋 张俊 刘晓民 方俊伟 万长根 何仲 王鹏
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司
技术研发日：2020.11.12
技术公布日：2022/5/16