[发明专利]两性离子聚磺超高温钻井液

说明书

所属技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域钻井工程中的抗高温聚磺钻井液体系，通过在聚磺钻井液体系中引入两性离子聚合物与高温保护剂，把该体系抗高温能力提升至250℃。

背景技术

随着浅层、中深层油气资源量的衰竭和油气需求量的日益增长，油气勘探向深层、超深层领域延伸成为必然趋势。然而深部油气藏钻探开发面临着高温超高温的严苛条件，对钻井液抗高温能力提出了更高的要求。常用的水基钻井液抗温能力不足成为制约超深井、超高温井钻井的一大障碍。提高水基钻井液抗高温能力成为超高温井钻探的关键技术之一。超高温水基钻井液的组成研究及抗温能力评价是实施超高温水基钻井液技术方案的科学基础。

目前我国超深井、超高温井采用的大多为聚磺水基钻井液体系，这种体系处理剂构成包括高分子主聚物、稀释剂、磺化类降滤失剂，主聚物多为阴离子型高分子聚合物，稀释剂为阴离子型小分子聚合物，其分子链上包含吸附基团和水化基团两大功能性基团。吸附基团多为-OH、-CN、-CONH₂，其作用机理是吸附基团通过氢键吸附在膨润土颗粒表面，水化基团(-COO^-、-CH₂SO₃^-)水化为膨润土颗粒表面带来吸附水化膜，阻止粘土颗粒的聚集，保护膨润土颗粒的胶体分散状态，从而提供稳定的钻井液性能。因氢键的吸附强度不够高，高温解吸附趋势较强，因此所处理的聚磺钻井液抗高温能力一般限于200℃以下。温度超过200℃，常出现钻井液高温高压失水大幅上升、高温后流变性恶化，表现为高温胶凝或高温聚沉，严重者钻井液失去胶体特性，性能破坏，结构解体。

超高温钻井液是超高温井钻井的重要技术保障，传统的聚磺水基钻井液抗温能力在200℃以下，难以满足越来越多的超深井、超高温井的钻探需要，研究开发具备抗超高温能力的新型聚磺水基钻井液具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供两性离子聚磺超高温钻井液，通过在聚磺钻井液体系中引入两性离子聚合物与超高温稳定剂，把该体系抗高温能力提升至250℃，大大提升了聚磺水基钻井液的抗高温能力，克服了现有技术的缺陷和不足。

为了达到上述技术目的，本发明提供以下技术方案。

两性离子聚磺超高温钻井液，由以下组分按质量比组成：

膨润土4.0～6.0质量%，

两性离子聚合物包被剂  0.5～0.8质量%，

两性离子聚合物稀释剂  0.8～1.2质量%，

抗高温降滤失剂  3～4质量%，

抗高温复合降滤失剂  3～4质量%，

高温稳定剂  2～3质量%，

烧碱  0.2～0.3质量%，

惰性封堵剂  3～4质量%，

其余为水。

本发明中，所述两性离子聚合物包被剂为交联共聚物，以丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化铵为原料，以N¹,N¹,N²,N²-四烯丙基乙二胺为交联剂制备而成，分子量在200万左右。

所述两性离子聚合物稀释剂为以丙烯酰胺、丙烯磺酸钠和二甲基二烯丙基氯化铵为原料制备的小分子量聚合物，分子量在2000左右，市售，产品代号XY-27。

所述抗高温降滤失剂为磺甲基化酚醛树脂，简称磺化酚醛树脂。

所述抗高温复合降滤失剂为磺甲基化腐植酸，简称磺化褐煤树脂。

所述高温稳定剂为三氯化铝络合磺甲基化腐植酸，是铝盐与磺甲基化腐植酸生成的络合物。

所述惰性封堵剂为超细碳酸钙，碳酸钙粉体粒径2μm＜d≤5μm。

上述物质除两性离子包被剂外，均为市售。

本发明中，以蒙脱石为主要矿物成分的膨润土，具有水化性、膨胀性和分散性。在钻井液体系中高度分散为＜2μm的胶体颗粒，在渗透性的地层表面可形成致密泥饼，稳定井壁和阻止固相、液相进一步侵入地层。此外，膨润土胶体颗粒还可与高分子聚合物通过吸附、架桥形成空间网状结构，提供钻井液所需的粘度、切力、触变性、剪切稀释性等流变特性，实现钻井液携带、悬浮岩屑和加重材料的功用。

烧碱在两性离子聚磺超高温钻井液中主要提供OH^-，提高钻井液的pH值，减缓膨润土颗粒的高温钝化和高温聚集趋势，增强抗高温复合降滤失剂的作用效能。