[发明专利]一种南极用耐-55℃钻井液及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种南极用耐‑55℃钻井液及其制备方法与应用，属于钻井技术领域。该南极用耐‑55℃钻井液包括以下质量份的组分：钻井液基液70‑90份、钻井液密度调节剂10‑30份、乳化剂1‑3份、提切剂2‑5份。本发明的钻井液主要是采用了耐超低温钻井液基液与密度调节剂，通过添加耐低温乳化剂和提切剂，形成了一种南极冰下岩层超低温钻井液体系，能够在南极冰下岩层钻井过程中保持井壁稳定，实现高效携屑，满足温度‑55℃的冰下岩层钻进的需要。

技术领域

本发明属于极地钻井技术领域，具体涉及一种南极用耐-55℃钻井液及其制备方法与应用。

背景技术

南极大陆资源丰富，已发现的矿种达220种之多。南极钻井过程中，必须通过钻井液来维持井壁稳定，但常规钻井液无法适用于南极恶劣低温地表环境（平均-55℃）和复杂冰下地质环境。中国专利文献CN103146366A公开了一类双组份极地用酯基超低温钻井液，该发明以环保型耐低温的椰子油庚基酯衍生物(ESTISOLTM)为原料，配制钻井液；其中基液的组成为椰子油庚基酯140，基重液为椰子油庚基酯165或椰子油庚基酯F2887；将基液与基重液复配后得到双组份极地用酯基超低温钻井液，但该钻井液耐低温能力不强，仅研究了-30℃下性能，而且该钻井液只针对南极冰层，无法适用于南极冰下岩层。中国专利文献CN103396772A公开了一类双组份极地用丁酸戊酯复合型超低温钻井液，该发明以丁酸戊酯为原料，与丁酸乙酯或丙酸丙酯按一定比例复配后得到一类双组份极地用丁酸戊酯复合型超低温钻井液，但该钻井液并不适用于南极冰下岩层且存在刺激性问题。中国专利文献CN103396773A公开了一类双组份极地用低分子单酯超低温钻井液，该发明以丁酸丁酯和丁酸戊酯为原料，按一定比例复配后得到双组份极地用低分子单酯酯基超低温钻井液，但该钻井液也并不适用与南极冰下岩层。

目前极地所用的几种钻井液存在着耐低温能力不足、无法有效携屑、刺激性大等问题。因此，亟需研制一种能够耐温-55℃、有效携岩的适用于南极冰下岩层钻井的超低温钻井液体系。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种南极用耐-55℃钻井液及其制备方法与应用。本发明的钻井液体系主要是采用了超低温钻井液基液与密度调节剂，通过添加耐低温乳化剂和提切剂，形成了一种南极冰下岩层超低温钻井液体系，能够满足温度-55℃的冰下岩层钻进的需要，可以克服在超低温下常规钻井液无法适用，南极冰层钻井液无法有效携屑等问题。

本发明的技术方案如下：

一种南极用耐-55℃钻井液，包括以下质量份的组分：钻井液基液70-90份、钻井液密度调节剂10-30份、乳化剂1-3份、提切剂2-5份。

根据本发明优选的，所述钻井液基液为低聚合度聚α-烯烃，所述α-烯烃为己烯或辛烯，聚合度为2-3；其制备方法为现有技术，可参照中国专利文献CN114836180A制备。

根据本发明优选的，所述钻井液密度调节剂为二氯溴乙酸甲酯；所述钻井液密度调节剂按照下述方法制备得到：

（1）将二氯乙酸、催化剂I和带水剂加入装有分水器的反应器中，加热至反应温度后，滴加甲醇，进行反应；反应完成后，冷却至室温，经蒸馏，得到中间体二氯乙酸甲酯；

（2）将中间体二氯乙酸甲酯、溴化剂和催化剂II加入溶剂中，加热进行反应；反应完成后，经分离纯化，得到钻井液密度调节剂。

优选的，步骤（1）中所述催化剂I为氯化铁；所述催化剂I与二氯乙酸的质量比为1-3:100。

优选的，步骤（1）中所述带水剂为环己烷或甲苯，进一步优选为环己烷；所述带水剂与二氯乙酸的质量比为2-4:5。

优选的，步骤（1）中所述二氯乙酸与甲醇的质量比为1:1-1.5。

优选的，步骤（1）中所述反应温度为100-150℃，进一步优选为110-130℃。