[发明专利]钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井用钻井液抑制剂，特别是一种钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂及其制备方法。

背景技术

随着世界石油、天然气储量的逐步递减，以及油气消耗量的日益增加，石油钻井开采难度越来越大。主要表现在随着浅表储层油气储量的枯竭，石油井的开采深度不断加深，钻遇的地层复杂情况增多，钻井成本提高幅度较大。

目前，在世界和国内石油钻井专业范围内，泥页岩井段井壁不稳定一直是困扰钻井工艺技术的技术难题。现场实践表明，在众多的难度井中，其难点就在于不能很好的解决泥页岩井段井壁不稳定问题，造成井下事故频繁发生、钻井作业综合成本很高、工期延长、损害油气层、工程报废井比例较高。

钻井液在钻井作业过程中，有平衡地层压力、携带清除钻屑、冷却润滑钻头、保护井壁稳定和保护油气层的功用。随着人们环保意识的增强，满足钻井工程需要的环境友好型的处理剂的研制工作就显得更加迫切。

在钻遇水敏性泥页岩地层时，由于这类地层中含有蒙脱石、伊利石或者伊蒙混层的粘土矿物，会在钻井液的滤液水化作用下，发生膨胀、破碎、剥落、散塌等物理和化学作用，引起井眼缩径、井壁坍塌等复杂情况，造成卡钻、憋漏地层等事故的发生，影响了钻井速度、损害了油气层。

目前，国内外抑制性钻井液体系是以单一无机盐或者有机盐为抑制核心的，使用该种钻井液通过大量的现场应用，表现了一定的抑制能力，在一定程度上能够解决水敏性泥页岩井段井壁不稳定的问题。但是，也暴露出了一些问题，主要表现在：

1.钻井液中在加入抑制性金属离子的同时，无法避免的引入了阴离子或阴离子团。这些阴离子或阴离子团不但占用了大量的化学空间，造成单位体积内钻井液含有无用物质的质量加大，而且某些阴离子如Cl^-，对于测井作业有负面影响。

2.单一无机盐或者有机盐，其在钻井液中的抑制作用是通过阳离子压缩粘土颗粒表面双电层的化学作用来实现的。然而，由于单一无机盐或有机盐中不可避免的含有大量的阴离子，在增加矿化度的同时，真正有用的阳离子并没有增加，对钻井液的抑制作用也没有增强，反而导致钻井液流变性和造壁性变坏。为了调整钻井液性能，又要加入大量的处理剂，增加了钻井液成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明在于提供一种抑制性强、润滑性好、对钻井液性能无副作用、对其它钻井作业程序没有负面影响的钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂及其制备方法。

本发明采用的技术方案是钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂其组分为一种复合金属离子葡萄糖酸盐，金属离子可以为钾、钠、钙、镁、锌等金属阳离子，并采用下述方法制备：

①水和淀粉按1∶0.01～2的重量比混合，加入0.01％～20％(按淀粉的重量百分比)的催化剂，在温度为40～150℃和0.1～4MPa的压力条件下，反应1～10h，淀粉水解；

②在水解产物中加入0.01％～5％(按淀粉的重量百分比)氧化剂，在40～150℃的温度、0.1～4MPa的压力下氧化0.5～5h；

③氧化产物用碱性处理剂调节PH值为7～12，制得所述的钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂胶液。

其中淀粉为土豆淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、红薯淀粉等各类作物生产的淀粉，水和淀粉的最佳重量比为1∶0.5～1；采用的催化剂是硫酸、盐酸、硝酸、甲酸等可以使淀粉水解的各类酸或者酸性物质，最佳用量范围为；氧化剂为过氧化氢、高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸、硫酸和铬酸盐等，最佳加量范围为0.01％～5％；碱性处理剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钾等，经碱性物质调节后的产物PH值为7～12，常规范围为9～12。其制备方法中步骤①所述的最佳温度范围为80～150℃；步骤①所述的常用压力范围为0.1～2MPa；步骤①所述的常规反应时间为2～4h；步骤②所述的最佳温度范围为80～120℃；步骤②所述的压力最佳范围为0.1～2MPa；步骤②所述的常用反应时间为1～2h。

另外，本发明提供的钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂，还可以进一步含有沥青类衍生物、无机盐和有机盐。

本发明提供的钻井液用葡萄糖酸盐抑制剂是一种复合金属离子葡萄糖酸盐，金属离子可以为钾、钠、钙、镁、锌等金属阳离子。金属阳离子能抑制泥页岩的水化膨胀和水化分散；葡萄糖酸根阴离子通过羟基与粘土表面的吸附作用，而在粘土表面形成保护膜，从而阻止粘土的水化。