[发明专利]一种改善润湿效果的钻井用除钙剂及其制备方法与应用

摘要

本发明提供了一种改善润湿效果的钻井用除钙剂及其制备方法与应用，所述除钙剂由特定结构单元构成，所述的除钙剂不但可以去除钻井液中外来侵入的钙离子，而且还能改变钻井液体系流经过的固体表面的润湿性，使其润湿性由亲水表面、亲油表面转变为“双疏”表面，从而降低“水锁”隐患。

主权项

1.一种改善润湿效果的钻井用除钙剂，其特征在于：包括如下结构单元中的至少5种，

其中，R¹为C₁‑C₃的烷基或氢；R²为C₂‑C₅的酯基；R³为C₁‑C₆的烷基；R⁴为C₁‑C₆的亚烷基或氢；R⁵为C₁‑C₆的烷基或氢；R⁶为C₁‑C₃的亚烷基；R⁷为氢或甲基；n＝1‑3。

2.根据权利要求1所述的改善润湿效果的钻井用除钙剂，其特征在于：式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)、式(7)所示的结构单元的摩尔比为1:(0.6‑0.9):(0.3‑0.7):(0.02‑0.06):(0.3‑0.9):(0.04‑0.1):(0.02‑0.07)。

3.根据权利要求1所述的改善润湿效果的钻井用除钙剂，其特征在于：除钙剂的重均分子量为3000‑7000g/mol。

4.一种制备如权利要求1～3任一项所述的改善润湿效果的钻井用除钙剂的方法，其特征在于：包括如下步骤，

(1)配制乳化剂混合液；所述乳化剂包括，OP‑10、Span60、Span80、Tween80、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种或是两种以上混合物；

(2)将步骤(1)制得的乳化剂混合液与(a)、式(b)、式(c)、式(d)、式(e)、式(f)、式(g)结构所示的化合物中的至少5种，进行混合制得预制乳液，并将此预制乳液在引发剂作用下进行聚合反应；

其中，R¹为C₁‑C₃的烷基或氢、R²为C₂‑C₅的酯基、R³为C₁‑C₆的烷基、R⁴为C₁‑C₆的亚烷基或氢、R⁵为C₁‑C₆的烷基或氢、R⁶为C₁‑C₃的亚烷基、R⁷为氢或甲基；n＝1‑3。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，乳化剂混合液的配制，包括如下步骤，将乳化剂加入水中，搅拌，得到乳化剂与水的混合物，然后加入碱金属碳酸盐或碳酸氢盐或两者的混合物；乳化剂的量与水的重量比为0.5～0.8:100；加入的碱金属碳酸盐或碳酸氢盐或两者的混合物的量与水的重量比为0.3～0.6:100；优选的，碱金属碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾或两者混合物；碱金属碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢钾或两者混合物；优选的，以式(a)、式(b)、式(c)、式(d)、式(e)、式(f)、式(g)结构所示的化合物的总重量与水的重量比为5～80:100。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，选用的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种；步骤(2)中，分两次加入引发剂，各原料加入反应釜后，通入非活泼性气体，开启搅拌器，以250～350r/min的转速搅拌5～15min后，开始升温至40‑50℃，预热反应混合物，稳定3～8min；先加入引发剂的量为其总重量的1/4‑1/3，并维持250～350r/min的转速继续通入非活泼性气体并搅拌10～20min；10～20min后继续升温至60‑70℃，稳定3～8min；加入剩余的引发剂，并以300～400r/min的转速进行搅拌，搅拌10～20min后，升温至75‑80℃，保温反应2‑4h；预热反应混合物阶段的升温速率为1‑1.5℃/min；优选的，以式(a)、式(b)、式(c)、式(d)、式(e)、式(f)、式(g)结构所示的化合物的总重量为基准，所述引发剂的用量与水的重量比为0.01‑0.03：100。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，在非活泼性气体保护下进行反应；所述非活泼性气体包括，氮气或氦气；以0.1‑0.2L/min的流速通入非活泼性气体至反应釜内。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：反应结束后，将反应体系降温至45～55℃，加入碱金属碳酸盐或是碱金属碳酸氢盐调节反应体系的pH值至中性，进一步降温至25‑30℃。

9.根据权利要求1～3任一项所述的改善润湿效果的钻井用除钙剂或根据权利要求4～8任一项所述的制备方法制备得到的除钙剂在钻井液钻遇盐膏层位中的应用。

10.根据权利要求1～3任一项所述的改善润湿效果的钻井用除钙剂或根据权利要求4～8任一项所述的制备方法制备得到的除钙剂在固体表面改变润湿性的应用。