鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物及其製備方法與流程

2023-12-06 05:54:56 2

本發明涉及一種石油鑽井液助劑，特別是一種鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物。本發明還涉及所述鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物的製備方法。

背景技術：

我國油氣資源豐富,隨著近幾十年的油氣田開發，頁巖抑制和環境保護一直是鑽井液性能研究的重要課題，至今成熟的水基鑽井液體系滿足不了強抑制性的大斜度井及深井的性能需要。頁巖是由粘土顆粒硬化而成，易吸水膨脹碎裂。尤其是鑽井過程中遇到炭質頁巖，遇水後在非常短的時間內膨脹垮塌，造成井壁坍塌、卡鑽等一系列井下複雜事故。我國在針對炭質泥頁巖垮塌的問題仍然沒有有效的手段解決。

隨著油氣開採技術的進步，在鑽井過程中遇到的井壁不穩定情況也越來越複雜，但是抑制劑的種類沒有太大的發展。目前常用的鑽井液助劑中起抑制作用的主要為氯化鉀、甲酸鉀、瀝青、聚胺等產品。這些產品都各有優缺點，無機類抑制劑成本低，但是用量大抑制效果相對較差；有機類抑制劑用量少，抑制效果優異，但是成本高，對油氣層有損害。

發明人檢索到以下相關專利文獻：CN104140490A公開了一種無黏土相鑽井液用聚合物抑制劑及其製備方法。該聚合物抑制劑由有機醯胺類單體A、抑制醯胺基水解單體B、陽離子單體C按(56～76)：(10～25)：(14～19)的質量百分比，在引發劑和pH值調節劑的作用下共聚而成。其特性黏數為2.0～3.0dl/g。CN103773333A公開了一種高溫抗油泡沫鑽井液及其製備方法，其特徵是泡沫液發泡劑0.5-3份、穩泡劑0.5-2份、抗油乳化劑0.1-0.5份、抑制劑1-2份、殺菌劑0.05-0.3份、水100份。在水中依次按比例加入穩泡劑、抑制劑、乳化劑和殺菌劑，高速攪拌或循環30-50分鐘後，加入發泡劑，攪拌或循環1-10分鐘即得到該泡沫液。

以上這些技術對於如何使有機矽聚合物做到抑制性強，吸附包覆粘土顆粒能力強，能有效的降低頁巖的膨脹係數，減小粘土的造漿率，抑制頁巖的水化分散，提高井壁的穩定性，並未給出具體的指導方案。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物，它抑制性強，吸附包覆粘土顆粒能力強，它能有效的降低頁巖的膨脹係數，減小粘土的造漿率，抑制頁巖的水化分散，提高井壁的穩定性，抑制垮塌，有效的保護油氣層。

為此，本發明所要解決的另一技術問題在於，提供一種鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物的製備方法。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下：

一種鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物(或者說是作為鑽井液用頁巖抑制劑的有機矽聚合物)，其技術方案在於它是由下述重量配比的原料製成的(經聚合反應合成的)：

上述的天然高分子聚合物選自木質素、殼聚糖、纖維素中的一種，上述的偶氮類引發劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈中的一種，分子量調節劑選自十二烷基硫醇、甲基丙烯磺酸鈉、巰基丙酸中的一種。

所述的鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物的製備方法包括如下工藝步驟：①首先按上述重量配比稱取天然高分子聚合物，將其加入到反應釜中，將所述天然高分子聚合物進行降解反應，使其在60℃～80℃下水解成大分子化合物，反應時間為2小時至2小時10分鐘，得到中間產物；②然後再在中間產物中(可以是依次)加入上述有機矽單體、偶氮類引發劑以及分子量調節劑，在120～160℃下聚合，反應時間為8～10小時，最終所得的產物即為鑽井液用頁巖抑制劑有機矽聚合物。