[发明专利]一种高润滑水基钻井液及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种水基钻井液，其特征在于所述钻井液包括水、两性离子改性淀粉、无水氯化钙、土相、流型调节剂，其中，以水的重量为基准，两性离子改性淀粉用量为水用量的0.5-5wt%，无水氯化钙用量为水用量的20-70wt%，土相用量为水用量的0-6wt%，流型调节剂用量为水用量的0.1-0.4wt%，所述两性离子改性淀粉为N,N-二甲基烯丙基丙磺酸盐/丙烯酰胺/淀粉三元共聚物。

2.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：以水的重量为基准，两性离子改性淀粉用量为水用量的1.5-3wt%；无水氯化钙用量为水用量的30-60wt%；土相用量为水用量的1.5-4wt%，流型调节剂用量为水用量的0.2-0.3wt%。

3.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述土相为钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒石、海泡石中的一种或几种。

4.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述流型调节剂为黄原胶，瓜尔胶、文莱胶中的一种或几种。

5.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述两性离子改性淀粉通过如下步骤制备：（1）首先分别称取摩尔比为2:1～8:1的N,N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸内酯，并向N,N-二甲基烯丙基胺中加入1，3-丙磺酸内酯，然后在10～60℃下反应0.5～4h，最后经过滤、抽提、干燥制得N,N-二甲基烯丙基丙磺酸盐；（2）按照（1～3）：（0.5～3）：（2～6）的质量比分别称取步骤（1）中得到的N,N-二甲基烯丙基丙磺酸盐、丙烯酰胺、淀粉；（3）将步骤（2）称取的淀粉加水于60～80℃下搅拌20～50min，得到糊化淀粉，然后通入N₂反应15～60min后加入引发剂；（4）将步骤（2）称取丙烯酰胺和N,N-二甲基烯丙基丙磺酸盐用溶剂溶解后，加入到步骤（3）处理后的淀粉中，在60～80℃下反应4～6h，反应后得到胶状固体，用丙酮清洗得到白色沉淀；（5）将步骤（4）得到的白色沉淀在50～80℃下干燥16～24h后粉碎，得到两性离子改性淀粉。

6.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1）中N,N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸内酯的摩尔比为3:1～5:1。

7.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1）中1，3-丙磺酸内酯滴加到N,N-二甲基烯丙基胺中或者直接一次性加入到N,N-二甲基烯丙基胺中。

8.按照权利要求7所述的水基钻井液，其特征在于：采用直接一次性加入时称取的N,N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸内酯摩尔比为5:1～8:1。

9.按照权利要求7所述的水基钻井液，其特征在于：采用滴加方式时N,N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸内酯摩尔比为2:1～5:1。

10.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1）中所述抽提溶剂选用甲醇或乙醇，所述抽提时间为1～3h。

11.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（2）所述淀粉为绿豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一种或几种。

12.按照权利要求11所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（2）所述淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉。

13.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（4）中所述溶剂为去离子水或者盐水，所述盐水中加入的NaCl浓度为0～0.5mol/L。

14.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（4）中加入溶剂后单体及淀粉总浓度为15%～30%。

15.按照权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（3）中使用的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中任一种，所述引发剂用量占单体及淀粉总质量的0.5%～1.5%。

16.按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述钻井液包括页岩抑制剂，所述页岩抑制剂用量为水用量的0.1-2wt%。

17.按照权利要求16所述的水基钻井液，其特征在于：所述页岩抑制剂用量为水用量的1-2wt%。