[发明专利]一种复合絮凝剂、水基钻井液及其应用

说明书

本发明涉及石油钻井液技术领域，具体涉及一种复合絮凝剂、水基钻井液及其应用。本发明所述复合絮凝剂由以下成分及其重量份组成：聚丙烯酰胺0.05份‑0.3份、无机盐2份‑20份和聚胺类抑制剂1份‑10份。本发明复合絮凝剂主要是利用高分子聚丙烯酰胺与聚胺类抑制的协同作用，提高复合絮凝剂的絮凝效果。本发明复合絮凝剂能够降低粘土水化和加速固相颗粒絮凝沉降，用于上部地层快速钻进，同时提高絮凝程度，实现有效地固相控制。

技术领域

本发明涉及石油钻井液技术领域，具体涉及一种复合絮凝剂、水基钻井液及其应用。

背景技术

聚胺类页岩抑制剂是胺基钻井液的重要组分之一，在抑制泥页岩水化膨胀、分散所导致的井壁失稳、钻头泥包和井眼净化等方面起着关键性的作用。高分子质量聚胺类页岩抑制剂由于其分子链上的极性集团与黏土发生吸附，进而形成吸附层，该吸附层具有滞缓水分子向页岩中渗透的作用；低分子质量的胺类聚合物类页岩抑制剂可以进入黏土层中间，依靠质子化胺的静电吸附以及氢键作用，将黏土层片束缚在一起，进而缩小页岩中黏土矿物的晶层间距，起到抑制作用，低分子质量的胺类聚合物页岩抑制剂主要针对的是黏土的渗透化，如聚醚胺类抑制剂。

钟汉毅等人根据页岩水化特点和多元协同抑制思路，构建了聚胺高性能水基钻井液。该体系主要由聚胺页岩抑制剂SDJA、包被抑制剂SDB、铝盐封堵防塌剂HA-1、清洁润滑剂SD-505、流型调节剂和降滤失剂等组成。结果表明：聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距，有效抑制黏土水化膨胀；聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递(钟汉毅，邱正松，黄维安，et al.聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用[J].科学技术与工程,2013,13(10):2803-2807.)。

王桥在研究中发现，胺基聚醇有很强的的抑制性，可以有效的抑制粘土的水化分散，即使在浓度很低的情况下也具有较强的抑制性；胺基聚醇对粘土分散体系流变性有一定影响，但是这种影响并不大；对滤失性几乎没有影响(王桥.海水胺基钻井液研究及应用[D].2014.)。胺基聚醇不仅具有阳离子强吸附、强抑制、作用时间长等优点，而且克服了阳离子对钻井液严重絮凝、增加滤失量等弱点，是对付强水敏地层、软泥岩地层及其它复杂地层优良的页岩抑制剂(王劲松,亢德峰,蓝强.双聚磺胺基聚醇钻井液在渤南低渗油田的应用[J].钻井液与完井液,2010,27(3).)。

由上述分析可知，目前聚胺类物质多数作为抑制剂用于钻井液中，而关于聚胺类抑制剂在油田生产中的其它应用鲜有报道。

近年来，复合絮凝剂的研制成为热点。复合絮凝剂按化学成分分为无机复合型、有机复合型、有机无机复合型三大类。无机复合絮凝剂成分较多，主要原料有铝盐、铁盐和硅酸盐。有机无机复合絮凝剂以品种多样和性能多元化占主导地位。作用机理主要与协同作用相关，无机高分子成分吸附杂质和悬浮微粒，促使形成颗粒并逐渐增大；而有机高分子成分通过自身的桥联作用，同时无机盐的存在使污染物表面电荷中和，促进有机高分子的絮凝作用。

中国专利申请(CN109021941A)公开了钻井液用包被絮凝剂，按质量分数计，包括氯化钾20-50份，碳酸钠10-18份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5-15份，丙烯酰胺0-10份，醋酸乙烯酯60-150份，水溶性硅油80-120份，聚丙烯酸钠1-5份。该产品溶解速度非常快，水溶液呈中性，具备很强的抑制粘土和钻屑分散能力，具有良好的抗盐耐温性能，防塌效果超强，有利于油气层的保护；克服了高分子量聚丙烯酰胺(分子量较高为600-1400万)在使用时造成体系粘度升高，并容易出现过度絮凝的现象，造成泥浆滤失量增大，泥浆稳定性不足，且由于分子量大，颗粒或粉末状包被剂溶解时容易相互结成难以溶解的团块，完全溶解耗时长，速度慢的缺陷。