[发明专利]淀粉纳米晶作为钻井液用流型调节剂的应用及钻井液

说明书

本发明涉及石油化工领域，具体涉及淀粉纳米晶作为钻井液用流型调节剂的应用及钻井液，本发明通过在钻井液中添加淀粉纳米晶作为流型调节剂，有效改善了钻井液的流变性，使得所述钻井液具有较低的塑性粘度和较高的动切力(即动塑比较高)，还使得钻井液表现出较好的剪切稀释性和降滤失效果，并且淀粉纳米晶可再生、来源广泛，对环境友好，即使在低加量的情况下也可表现出优良的流变性调节作用。

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及淀粉纳米晶作为钻井液用流型调节剂的应用及钻井液。

背景技术

钻井液流变性是用来表示钻井液性能的重要的性能参数。在钻井过程中，钻井液的流变性与携带岩屑、悬浮岩屑和重晶石，保持井眼规则和保证井下安全有密切的关系。尤其是在大位移井/水平井钻井时，流变性的调控更是关系到钻井施工的成败。目前水基钻井液中使用的流型调节剂种类较少，主要为聚丙烯酸类、聚丙烯酰胺类和聚氨酯等合成聚合物，以及生物胶和改性纤维素等生物聚合物。但是合成聚合物剪切稀释性较差，增黏提切效果不理想，并且难以降解。而生物聚合物等天然高分子在提高切力的同时会大幅提高表观粘度，给钻井液的维护带来困难，且天然高分子在地层中的残渣率较高，易对储层造成损害。

淀粉是自然界中除纤维素之外储量最丰富的天然高分子聚合物，具有资源丰富、可再生、价廉易得、安全无毒、可生物降解、生物相容性好等特点，近年来淀粉在众多领域中的开发和利用引起了广泛重视。随着纳米科技的发展，纳米材料由于表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道等效应表现出来的特殊的光、电、力学以及化学等方面的性质，引起了人们的注意。采用化学、物理或生物学等方法将淀粉的粒度降至纳米量级，这种粒度上的变化赋予了淀粉新的物理和化学性能，拓宽了其应用范围并且改进了使用效果，成为研究的热点。

天然淀粉是由直链淀粉和支链淀粉构成的聚合物，这种聚合物由两部分组成，即有序的结晶区和无序的无定形区(非结晶区)，无定形区域的主要成分是具有半结晶结构的直链淀粉，而结晶区域则主要由支链淀粉形成，淀粉颗粒经酸温和水解后，其中结构松散的无定形区域经水解被反应消耗掉，而其中的结晶区则可以保留下来，从而得到结晶度较高的纳米尺度颗粒，即淀粉纳米晶。淀粉纳米晶作为一种有机纳米颗粒，具有结构致密、刚度大的特点，同时，其表面含有活性羟基，可以进行化学反应或形成强的分子间作用。由于淀粉纳米晶具有来源广泛、成本低、密度小、生产能耗低、生物可降解、生物相容性好和安全无毒的特点，被广泛应用于食品、化妆品、生物、精细化工及医药等领域。目前，将淀粉纳米晶用于开发新型纳米复合材料的研究备受关注，而将其用于改善钻井液流变性的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的流型调节剂在提高切力的同时会大幅提高表观粘度使得动塑比较低、剪切稀释性差、降滤失性差的问题，提供淀粉纳米晶作为钻井液用流型调节剂的应用及钻井液。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种淀粉纳米晶作为钻井液用流型调节剂的应用。

本发明第二方面提供了一种钻井液，该钻井液含有流型调节剂，其中所述流型调节剂为淀粉纳米晶。

本发明将淀粉纳米晶作为钻井液流型调节剂，不仅能有效改善钻井液的流变性，还具有优良的降滤失性能，具体地，本发明将纳米淀粉晶作为钻井液用流型调节剂，使得所述钻井液具有较低的塑性粘度和较高的动切力(即动塑比较高)，还使得钻井液表现出优良的剪切稀释性和降滤失效果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)淀粉纳米晶在提高钻井液动切力和动塑比的同时，不会导致体系的表观粘度和塑性粘度过高，同时形成的网架结构在一定的剪切速率下易拆散，有利于钻井液的携岩和泵送，当钻井液停止循环时，静切力能够迅速恢复，无时间依赖性，显示出优良的弱凝胶特性，适用于大斜度井与水平井钻井携岩。

(2)与无机纳米颗粒相比，淀粉纳米晶具有可再生、生物可降解、环境友好、来源广泛和价格低廉的优点。