本發(fā)明涉及石油天然氣領(lǐng)域，具體地涉及一種氯化鉀聚合物鉆井液。

背景技術(shù)：

隨著世界能源需求增加和鉆探技術(shù)發(fā)展，當(dāng)前全球油氣勘探開發(fā)正從常規(guī)油氣藏向低滲透、非常規(guī)發(fā)展，從陸地向海洋發(fā)展，從淺層向深層、超深層發(fā)展，油氣勘探開發(fā)難度不斷增大，面臨越來(lái)越多的技術(shù)挑戰(zhàn)。如何“安全、快速、環(huán)保、高效”地鉆進(jìn)，最大限度地降低鉆井成本成為鉆井技術(shù)的發(fā)展方向，同時(shí)逐漸形成的“鉆井完井液系統(tǒng)工程技術(shù)”的觀念，標(biāo)志著鉆井完井液技術(shù)研究和應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。鉆井液是鉆井的血液，是關(guān)系鉆井尤其是深井鉆井成敗及質(zhì)量好壞的決定因素。高性能水基鉆井液技術(shù)一直被認(rèn)為是鉆井液技術(shù)乃至于鉆井水平高低的重要標(biāo)志。開發(fā)鉆井液處理劑和性能優(yōu)良的鉆井液體系，是當(dāng)前復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆井面臨的首要問(wèn)題。在新形勢(shì)下，鉆井工程對(duì)鉆井液技術(shù)提出了更高、更全面的要求，傳統(tǒng)的水基鉆井液性能有待全面改進(jìn)提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氯化鉀聚合物鉆井液，該鉆井液具有抗高溫、良流變、低濾失、良潤(rùn)滑、強(qiáng)抑制的特點(diǎn)。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種氯化鉀聚合物鉆井液，包括1-4％的膨潤(rùn)土、0.3-0.5％氫氧化鈉、5-30％的氯化鉀、0-20％的氯化鈉、1-4％的多效降濾失劑、2-4％的封堵劑、0.5-2％的潤(rùn)滑劑、20-200％的惰性加重劑和水，以上各組分的含量以水的質(zhì)量計(jì)。

所述的多效降濾失劑由包括下述質(zhì)量份的原料制成的：

所述氧化石墨和海泡石分別經(jīng)過(guò)有機(jī)酸單體預(yù)處理，再與非離子單體共聚制得所述多效降濾失劑。

所述的海泡石目數(shù)為300-1000目，優(yōu)選為500-800目。

所述的有機(jī)酸單體選自下述任意一種或兩種以上的混合物：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁磺酸、2-丙烯酰胺-2-苯基乙磺酸和2-丙烯酰胺十二烷基磺酸。

所述的非離子單體選自下述任意一種或兩種以上的混合物：丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺和丙烯腈。

所述的多效降濾失劑采用如下方法制得：

(1)邊攪拌邊將所述的氧化石墨緩慢加入至去離子水中，并超聲分散1小時(shí)，而后加入有機(jī)酸單體，攪拌，得到溶液a；

(2)在高速攪拌的條件下，將所述的海泡石緩慢加入至去離子水中，高速攪拌，而后加入有機(jī)酸單體，高速攪拌，得到溶液b；

(3)將溶液b加入至溶液a中，攪拌1小時(shí)，而后加入非離子單體，攪拌；

(4)加入適量的naoh，調(diào)節(jié)水溶液ph值至9-11；

(5)加熱至60-70℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加入引發(fā)劑，反應(yīng)4-6小時(shí)，得到膠液；

(6)烘干、粉碎，得到所述的氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑；

所述多效降濾失劑各組分原料的質(zhì)量份如下：

所述的引發(fā)劑選自下述任意一種或兩種以上的混合物：過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽。

由于采用有機(jī)酸對(duì)氧化石墨和海泡石表面進(jìn)行了預(yù)處理，因此，相比于常規(guī)的物理混拌，氧化石墨和海泡石在所述的多效降濾失劑分子鏈中分布的更為均勻；而相比于單一的氧化石墨/聚合物產(chǎn)品和海泡石/聚合物產(chǎn)品，所述的多效降濾失劑利用有機(jī)酸和非離子單體實(shí)現(xiàn)了氧化石墨和海泡石的有機(jī)結(jié)合，納米尺寸的氧化石墨和微米尺寸的海泡石可實(shí)現(xiàn)多維度封堵，與聚合物分子鏈共同形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了“協(xié)同增效”和“架橋封堵”。一方面，聚合物分子鏈在鉆井液中可起到護(hù)膠的作用，分散粘土顆粒使泥餅更為致密，降低濾失量；另一方面，在形成泥餅過(guò)程中，納米尺寸的層狀氧化石墨、微米尺寸的海泡石纖維可在泥餅孔隙中架橋，而聚合物分子鏈則楔入間隙中，進(jìn)一步堵塞濾餅微孔隙，降低濾失量；同時(shí)，所述的多效降濾失劑中的納米級(jí)層狀氧化石墨可增大分子鏈的自由體積，起到潤(rùn)滑和降粘的效果，達(dá)到“一劑多效”的目的。

所述的封堵劑為磺化瀝青、氧化瀝青、天然瀝青、乳化瀝青中的至少一種。

所述的潤(rùn)滑劑為礦物油、植物油、聚合醇、塑料小球、玻璃微珠、石墨中的至少一種。

所述的惰性加重劑為細(xì)目鈣、重晶石、鐵礦粉中的至少一種。

本發(fā)明的有益效果為該氯化鉀聚合物鉆井液采用的多效降濾失劑具有降濾失、封堵、潤(rùn)滑多種功效，可減小封堵劑和潤(rùn)滑劑的使用，和傳統(tǒng)的氯化鉀聚合物鉆井液相比，鉆井液體系配方得到簡(jiǎn)化；由于多效降濾失劑具有良好的抗溫、潤(rùn)滑性能和較低的粘度效應(yīng)，因此本發(fā)明鉆井液具有抗高溫、良流變、低濾失、良潤(rùn)滑、強(qiáng)抑制的特點(diǎn)，適用于復(fù)雜地層的鉆進(jìn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。下述各實(shí)施例中，鉆井液各組分含量均以水的質(zhì)量計(jì)，多效降濾失劑合成方法中所述份均為質(zhì)量份數(shù)。所述反應(yīng)物如無(wú)特別說(shuō)明均能從公開商業(yè)途徑而得。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供的一種氯化鉀聚合物鉆井液，包括水以及以水的質(zhì)量計(jì)的1％的膨潤(rùn)土、0.3％氫氧化鈉、5％的氯化鉀、20％的氯化鈉、1％的多效降濾失劑、3％的磺化瀝青、1％的白油以及100％的重晶石粉和水，以上各組分的含量以水的質(zhì)量計(jì)。

所述多效降濾失劑的制備方法如下：

在裝有機(jī)械攪拌器的四口瓶中加入30份去離子水，而后邊攪拌邊緩慢加入1份氧化石墨，500w功率下超聲分散1小時(shí)，而后加入5份丙烯酸，并攪拌2小時(shí)，得到a；在高攪杯中加入35份去離子水，而后在11000rpm轉(zhuǎn)速下，緩慢加入1份500目的海泡石，并繼續(xù)高速攪拌1小時(shí)，而后加入5份丙烯酸，攪拌2小時(shí)，得到b；將b加入a中，并攪拌1小時(shí)；加入13份丙烯酰胺，攪拌1小時(shí)；加入適量的naoh，調(diào)節(jié)水溶液ph值至9；加熱至60℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加入0.05份過(guò)硫酸銨，反應(yīng)4小時(shí)，得到膠液；烘干、粉碎，得到多效降濾失劑。

實(shí)施例2

本發(fā)明提供的一種氯化鉀聚合物鉆井液，包括水以及以水的質(zhì)量計(jì)的3％的膨潤(rùn)土、0.5％氫氧化鈉、30％的氯化鉀、3％的多效降濾失劑、4％的氧化瀝青、2％的聚合醇、10％的細(xì)目鈣和20％的重晶石粉。

所述多效降濾失劑的制備方法如下：

在裝有機(jī)械攪拌器的四口瓶中加入38份去離子水，而后邊攪拌邊緩慢加入5份氧化石墨，500w功率下超聲分散1小時(shí)，而后加入9份甲基丙烯酸，并攪拌2小時(shí)，得到溶液a；在高攪杯中加入39份去離子水，而后在11000rpm轉(zhuǎn)速下，緩慢加入5份500目的海泡石，并繼續(xù)高速攪拌1小時(shí)，而后加入9份甲基丙烯酸，攪拌1小時(shí)，得到溶液b；將溶液b加入溶液a中，并攪拌1小時(shí)；加入5份n,n-二甲基丙烯酰胺，攪拌1小時(shí)；加入適量的naoh，調(diào)節(jié)水溶液ph值至11；加熱至60℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加入1份過(guò)硫酸銨，反應(yīng)4小時(shí)，得到膠液；烘干、粉碎，得到多效降濾失劑。

實(shí)施例3

本發(fā)明提供的一種氯化鉀聚合物鉆井液，包括水以及以水的質(zhì)量計(jì)的4％的膨潤(rùn)土、0.5％氫氧化鈉、10％的氯化鉀、4％的多效降濾失劑、1％的磺化瀝青、1％的聚合醇、100％的重晶石粉和100％鐵礦粉。

所述多效降濾失劑的制備方法如下：

在裝有機(jī)械攪拌器的四口瓶中加入32份去離子水，而后邊攪拌邊緩慢加入5份氧化石墨，500w功率下超聲分散1小時(shí)，而后加入7份馬來(lái)酸，并攪拌1小時(shí)，得到溶液a；在高攪杯中加入30份去離子水，而后在11000rpm轉(zhuǎn)速下，緩慢加入4份700目的海泡石，并繼續(xù)高速攪拌1小時(shí)，而后加入7份馬來(lái)酸，攪拌1小時(shí)，得到溶液b；將溶液b加入溶液a中，并攪拌1小時(shí)；加入15份丙烯腈，攪拌1小時(shí)；加入適量的naoh，調(diào)節(jié)水溶液ph值至9；加熱至70℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢加入0.3份偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，反應(yīng)5小時(shí)，得到膠液；烘干、粉碎，得到多效降濾失劑。

表1為本發(fā)明氯化鉀聚合物鉆井液性能評(píng)價(jià)結(jié)果，測(cè)試了高溫下本發(fā)明鉆井液的流變性能、降濾失劑性能和潤(rùn)滑性能。

表1.氯化鉀聚合物鉆井液性能

從表1可以看出，本發(fā)明鉆井液具有優(yōu)良的性能，隨著多效降濾失劑加量的增加，在封堵劑和潤(rùn)滑劑加量減小的情況下，體系依然可以保持較低的濾失量和較小的潤(rùn)滑系數(shù)；無(wú)論密度高低，鉆井液體系的流型均較好，且老化前后體系的粘度和切力變化較小，體現(xiàn)了良好的高溫穩(wěn)定性。