[发明专利]一种自清除纳微米劣质固相的油基钻井液体系及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种自清除纳微米劣质固相的油基钻井液体系及其制备方法与应用。该油基钻井液体系含有油溶性选择性絮凝剂，所述油溶性选择性絮凝剂是由阳离子单体接枝二氧化硅与甲基丙烯酸酯类单体、马来酸酐通过接枝聚合反应制得；所述油基钻井液体系中油溶性选择性絮凝剂的含量为0.1‑2wt％。本发明还提供了上述油基钻井液体系的制备方法。本发明的油基钻井液体系能够容纳更多的低密度劣质固相，可长循环使用时间，能够有效解决非常规和复杂油气藏钻探中所遇到的钻井液性能恶化较快的问题。

技术领域

本发明涉及一种自清除纳微米劣质固相的油基钻井液体系及其制备方法与应用，属于石油工业的钻井液领域。

背景技术

由于现有常规油气资源无法满足当下对能源的需求，深层、超深层、页岩气等非常规油气资源成为目前油气勘探开发的方向。由于非常规油气藏通常开发难度较大，通常会涉及到深井、超深井、复杂结构井、页岩气井等的开发，钻井工程面临着高温高压、井壁易失稳等的复杂环境。对钻井工程和钻井液提出了更高的技术要求。在非常规油气资源的勘探开发过程中，油基钻井液因其优异的抑制性、润滑性、抗污染性得到广泛使用。

水平井水平段钻井过程中，由于油基钻井液对钻屑的携带能力不足，钻屑在钻头的磨削和循环过程中会逐渐分散在油基钻井液中，导致粒度变小。油基钻井液中的乳化剂和润湿剂在岩屑表面的吸附进一步使其胶体化，增加了去除难度。此外，对于页岩气钻井，储层岩石亲水又亲油的特性，且亲油性能强于亲水性能，进一步增大了去除难度。

据统计，川渝地区平均每钻完一口页岩气井，低密度劣质固相含量(体积含量)会上升4％-6％，其中纳微级低密度固相含量升高会导致钻井液流变性能、泥饼质量变差，滤失量升高，易引发托压、卡钻、井壁失稳等问题。故降低油基钻井液对低密度劣质固相的敏感度，及时清除纳微级低密度固相含量对降低钻井液成本、减少井下复杂发生、进一步提高钻速等具有重要意义。

目前改善油基钻井液性能的方式是通过多级固控设备来去除油基钻井液中低密度劣质固相。现有固控设备是利用钻井液在高速旋转产生的离心力下将其中的固体颗粒甩出钻井液中。但由于固控设备对小粒径劣质固相的清除能力不足，钻井液中仍存在相当一部分纳微级劣质固相。由于细分散劣质固相的存在，使用一段时间后，钻井液粘度快速上涨，钻井液性能恶化，难以满足控制低劣质固相含量的要求。絮凝剂能通过絮凝作用将纳微米无用固相聚结变大，达到固控设备对粒径的要求从而实现清除。但现有絮凝剂几乎都是用于水基钻井液或油田废水，鲜有用于油基钻井液的。一方面是因为现有絮凝剂几乎都不溶于非极性的基础油中，完全无法使用；另一方面是油基钻井液中的无用固相是分散在强非极性的基础油中的，从而不利于絮凝剂发挥絮凝作用。中国专利文献CN112029033A提供一种油基钻井液纳微米劣质固相聚合物絮凝剂，所述絮凝剂由阳离子二烯丙基氯化铵类和甲基丙烯酸酯类两种单体通过自由基共聚合制备得到，但是该絮凝剂相对分子量较低，阳离子度较小，絮凝能力相对较弱。

因此，研发一种能够自清除纳微级劣质固相污染的油基钻井液体系对安全、经济、高效钻井具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有油基钻井液技术抗纳微级劣质固相污染能力较弱、现场固控设备对纳微级低密度劣质固相清除能力不足的问题，本发明提供了一种自清除纳微米劣质固相的油基钻井液体系及其制备方法与应用。本发明的油溶性选择性絮凝剂可以强化固控设备对劣质固相清除能力，加入本发明的选择性絮凝剂所得油基钻井液能够容纳更多的低密度劣质固相，可长循环使用时间。

本发明所采取的技术方案是：

一种自清除纳微米劣质固相的油基钻井液体系，所述油基钻井液体系含有油溶性选择性絮凝剂，所述油溶性选择性絮凝剂是由阳离子单体接枝二氧化硅与甲基丙烯酸酯类单体、马来酸酐通过接枝聚合反应制得；所述油基钻井液体系中油溶性选择性絮凝剂的含量为0.1-2wt％。

根据本发明优选的，所述阳离子单体为二烯丙基氯化铵类单体，其结构通式如下式I所示：