[发明专利]钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井液助剂，特别是一种钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物。本发明还涉及所述钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物的制备方法。

背景技术

我国油气资源丰富,随着近几十年的油气田开发，页岩抑制和环境保护一直是钻井液性能研究的重要课题，至今成熟的水基钻井液体系满足不了强抑制性的大斜度井及深井的性能需要。页岩是由粘土颗粒硬化而成，易吸水膨胀碎裂。尤其是钻井过程中遇到炭质页岩，遇水后在非常短的时间内膨胀垮塌，造成井壁坍塌、卡钻等一系列井下复杂事故。我国在针对炭质泥页岩垮塌的问题仍然没有有效的手段解决。

随着油气开采技术的进步，在钻井过程中遇到的井壁不稳定情况也越来越复杂，但是抑制剂的种类没有太大的发展。目前常用的钻井液助剂中起抑制作用的主要为氯化钾、甲酸钾、沥青、聚胺等产品。这些产品都各有优缺点，无机类抑制剂成本低，但是用量大抑制效果相对较差；有机类抑制剂用量少，抑制效果优异，但是成本高，对油气层有损害。

发明人检索到以下相关专利文献：CN104140490A公开了一种无黏土相钻井液用聚合物抑制剂及其制备方法。该聚合物抑制剂由有机酰胺类单体A、抑制酰胺基水解单体B、阳离子单体C按(56～76)：(10～25)：(14～19)的质量百分比，在引发剂和pH值调节剂的作用下共聚而成。其特性黏数为2.0～3.0dl/g。CN103773333A公开了一种高温抗油泡沫钻井液及其制备方法，其特征是泡沫液发泡剂0.5-3份、稳泡剂0.5-2份、抗油乳化剂0.1-0.5份、抑制剂1-2份、杀菌剂0.05-0.3份、水100份。在水中依次按比例加入稳泡剂、抑制剂、乳化剂和杀菌剂，高速搅拌或循环30-50分钟后，加入发泡剂，搅拌或循环1-10分钟即得到该泡沫液。

以上这些技术对于如何使有机硅聚合物做到抑制性强，吸附包覆粘土颗粒能力强，能有效的降低页岩的膨胀系数，减小粘土的造浆率，抑制页岩的水化分散，提高井壁的稳定性，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物，它抑制性强，吸附包覆粘土颗粒能力强，它能有效的降低页岩的膨胀系数，减小粘土的造浆率，抑制页岩的水化分散，提高井壁的稳定性，抑制垮塌，有效的保护油气层。

为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物(或者说是作为钻井液用页岩抑制剂的有机硅聚合物)，其技术方案在于它是由下述重量配比的原料制成的(经聚合反应合成的)：

上述的天然高分子聚合物选自木质素、壳聚糖、纤维素中的一种，上述的偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈中的一种，分子量调节剂选自十二烷基硫醇、甲基丙烯磺酸钠、巯基丙酸中的一种。

所述的钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①首先按上述重量配比称取天然高分子聚合物，将其加入到反应釜中，将所述天然高分子聚合物进行降解反应，使其在60℃～80℃下水解成大分子化合物，反应时间为2小时至2小时10分钟，得到中间产物；②然后再在中间产物中(可以是依次)加入上述有机硅单体、偶氮类引发剂以及分子量调节剂，在120～160℃下聚合，反应时间为8～10小时，最终所得的产物即为钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物。

上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物是由下述重量配比的原料制成的：

上述的天然高分子聚合物选自木质素，上述的偶氮类引发剂选自偶氮二异庚腈，分子量调节剂选自十二烷基硫醇。

所述的钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①首先按上述重量配比称取天然高分子聚合物，将其加入到反应釜中，将所述天然高分子聚合物进行降解反应，使其在80℃下水解成大分子化合物，反应时间为2小时，得到中间产物；②然后再在中间产物中(可以是依次)加入上述有机硅单体、偶氮类引发剂以及分子量调节剂，在150℃下聚合，反应时间为10小时，最终所得的产物即为钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物。

上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物是由下述重量配比的原料制成的：

上述的天然高分子聚合物选自壳聚糖，上述的偶氮类引发剂选自偶氮二异庚腈，分子量调节剂选自甲基丙烯磺酸钠。