本發(fā)明屬于鉆井液，具體涉及一種鉆井液組合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鉆井液是一種在鉆井過程中能夠攜帶鉆屑、冷卻潤滑鉆頭、平衡地層壓力、保護(hù)井壁穩(wěn)定及保護(hù)油層不受傷害等多種作用的工作流體，其性能直接影響到鉆井效率、井下安全和成本控制，是鉆井工程技術(shù)的重要組成部分。而鉆井液潤滑劑是一種重要的鉆井液化學(xué)處理劑，它的作用是改善鉆井液潤滑性，降低井壁與鉆具之間的摩擦，降低鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩和起下鉆阻力，從而減少卡鉆事故的發(fā)生。

2、但是常見的鉆井液在制備過程中，潤滑油部分會加入較多危害環(huán)境的物質(zhì)，從而使得使用時(shí)對環(huán)境的危害性較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種鉆井液組合物及其制備方法和應(yīng)用。

2、第一方面，本發(fā)明提出了一種鉆井液組合物，其制備原料包括：抑制劑、增粘劑、降濾失劑和潤滑劑；所述抑制劑、增粘劑、降濾失劑和潤滑劑的質(zhì)量比為(0.5-5)：(0.1-1)：(2-12)：(0.5-5)；

3、所述抑制劑為有機(jī)硅鋁復(fù)合組分、聚乙二醇和乙烯-丙烯共聚物中的一種；

4、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述有機(jī)硅鋁復(fù)合組分包括：alcl3溶液100～120份、二乙氧基二甲基硅烷溶液100～120份、γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷溶液150～180份、naoh溶液80～100份和膨潤土提鋁殘?jiān)?10～120份。

5、其中，alcl3溶液濃度為1.3-1.8mol/l，二乙氧基二甲基硅烷溶液的濃度均為1.3-1.8mol/l，γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷溶液的濃度為1.3-1.8mol/l，naoh溶液的濃度為0.7-0.9mol/l；優(yōu)選地，alcl3溶液濃度為1.5mol/l，二乙氧基二甲基硅烷溶液的濃度均為1.5mol/l，γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷溶液的濃度為1.5mol/l，naoh溶液的濃度為0.8mol/l。

6、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述增粘劑組分包括：改性有機(jī)土20～50份，改性植物膠20～40份，不飽和氨基酸脂10～30份，甲基磺酸20-50份、聚乙二醇50～100份，羥甲基纖維素30～50份，季銨鹽10～30份，乳化劑5～15份，基油30～60份，引發(fā)劑0.5～1.5份。

7、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述不飽和氨基酸脂為甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸n,n-二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯中的至少一種。

8、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述季銨鹽為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。

9、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述基油為柴油或白油。

10、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述乳化劑為磺酸鈣、仲烷基磺酸鈉、聚丙烯酸鈉、油酸鈣、磺基琥珀酸二環(huán)己酯鈉中的至少一種。

11、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述引發(fā)劑為過硫酸銨與亞硫酸鈉混合物，其中，過硫酸銨與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為1:(1-4)，優(yōu)選地，過硫酸銨與亞硫酸鈉按的質(zhì)量比為1:2。

12、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述改性有機(jī)土為經(jīng)過活化改性的膨潤土；所述活化改性包括將膨潤土提鋁殘?jiān)糜?mol/l的naoh溶液中浸泡7小時(shí)；和/或

13、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述改性植物膠為羥丙基瓜爾膠。

14、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述潤滑劑組分包括植物油70～90份、甲醇10～30份和細(xì)鱗片石墨顆粒20-50份。

15、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述植物油選自大豆油、花生油或菜籽油中的至少一種。

16、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述降濾失劑選自磺甲基褐煤磺甲基褐煤(smc)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、改性淀粉及羧甲基纖維素中的至少一種；其中，改性淀粉包括羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、羥丙基淀粉。

17、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述細(xì)鱗片石墨顆粒粒徑為110-150目。

18、第二方面，本發(fā)明提供了一種第一方面所述的鉆井液組合物的制備方法，包括以下步驟：

19、s1：將alcl3溶液、二乙氧基二甲基硅烷溶液、γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷溶液、naoh溶液和膨潤土提鋁殘?jiān)旌?，得到有機(jī)硅鋁復(fù)合組分；

20、s2：向步驟s1得到的機(jī)硅鋁復(fù)合組分中加入聚乙二醇與乙烯-丙烯共聚物混合，得到抑制劑；

21、s3：將甲基磺酸和乳化劑溶于去離子水中，得到乳化液；

22、s4：向步驟s3得到的乳化液中加入改性有機(jī)土、改性植物膠、不飽和氨基酸脂、羥甲基纖維素和季銨鹽混合，再加入引發(fā)劑反應(yīng)，反應(yīng)后加入基油，混合均勻得到增粘劑；

23、s5：將大豆油、甲醇和細(xì)鱗片石墨顆粒，加熱混合均勻，冷卻得到潤滑劑；

24、s6：將步驟s2得到的抑制劑和步驟s4得到的增粘劑、步驟s5得到的潤滑劑、降濾失劑混合均勻得到鉆井液組合物。

25、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述步驟s1中，混合條件包括：攪拌速率為200-500rmp，攪拌時(shí)間為20-30min。

26、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述步驟s2中，混合條件包括：攪拌速率為200-500rmp，攪拌時(shí)間為20-30min。

27、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述步驟s3中，乳化條件包括：攪拌速率為4000～5000rmp，攪拌時(shí)間為20～30min。

28、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述步驟s4中，加入引發(fā)劑反應(yīng)條件包括：溫度為75～78℃，反應(yīng)時(shí)間為4-6h。

29、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述步驟s5中，加熱溫度為100-110℃；混合條件包括：攪拌速率為200-500rmp，攪拌時(shí)間為3-4h。

30、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述步驟s6中，混合條件包括：攪拌速率為200-500rmp，攪拌時(shí)間為10-60min。

31、第三方面，本發(fā)明提供了第一方面所述的鉆井液組合物或第二方面所述的制備方法制得的鉆井液組合物在水基鉆井液領(lǐng)域中的應(yīng)用。

32、本發(fā)明中的上述原料均可自制，也可商購獲得，本發(fā)明對此不作特別限定。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

34、1、本發(fā)明的鉆井液組合物，加入經(jīng)活化處理的膨潤土提鋁殘?jiān)?，其中的活性二氧化硅生成活性硅鹽，并與黏土礦物等發(fā)生膠結(jié)作用，使粘土等礦物質(zhì)顆粒凝結(jié)成牢固的整體，從而封固頁巖，提高了制得的組合物在使用時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度，增加了鉆井液使用過程中的耐用性。

35、2、本發(fā)明的鉆井液組合物，潤滑劑的原料采用了較為容易取得的大豆油，大大的降低了組合物在生產(chǎn)制造時(shí)的成本，使得組合物易生物降解和對環(huán)境污染小，更加綠色環(huán)保，且潤滑劑的內(nèi)部加入了細(xì)鱗片石墨顆粒，使得制得的組合物在使用過程，提高導(dǎo)熱效率，進(jìn)而降低了鉆頭的溫度，提高了鉆頭的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種鉆井液組合物，其特征在于，制備原料包括：抑制劑、增粘劑、降濾失劑和潤滑劑；所述抑制劑、增粘劑、降濾失劑和潤滑劑的質(zhì)量比為(0.5-5)：(0.1-1)：(2-12)：(0.5-5)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液組合物，其特征在于，所述有機(jī)硅鋁復(fù)合組分包括：alcl3溶液100-120份、二乙氧基二甲基硅烷溶液100-120份、γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷溶液150-180份、naoh溶液80-100份和膨潤土提鋁殘?jiān)?10-120份；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液組合物，其特征在于，所述增粘劑組分包括：改性有機(jī)土20-50份，改性植物膠20-40份，不飽和氨基酸脂10-30份，甲基磺酸20-50份、聚乙二醇50-100份，羥甲基纖維素30-50份，季銨鹽10-30份，乳化劑5-15份，基油30-60份，引發(fā)劑0.5-1.5份。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液組合物，其特征在于，所述改性有機(jī)土為經(jīng)過活化改性的膨潤土；所述活化改性包括將膨潤土提鋁殘?jiān)糜?mol/l的naoh溶液中浸泡7小時(shí)；和/或

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鉆井液組合物，其特征在于，所述潤滑劑組分包括植物油70-90份、甲醇10-30份和細(xì)鱗片石墨顆粒20-50份。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液組合物，其特征在于，所述植物油選自大豆油、花生油或菜籽油中的至少一種；和/或，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液組合物，其特征在于，所述降濾失劑選自磺甲基褐煤磺甲基褐煤(smc)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、改性淀粉及羧甲基纖維素中的至少一種；所述改性淀粉包括羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、羥丙基淀粉。

8.一種權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鉆井液組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，混合條件包括：攪拌速率為200-500rmp，攪拌時(shí)間為20-30min；和/或

10.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鉆井液組合物或權(quán)利要求8或9任一項(xiàng)所述的制備方法制得的鉆井液組合物在水基鉆井液領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種鉆井液組合物及其制備方法和應(yīng)用。該鉆井液組合物的制備原料包括：抑制劑、增粘劑、降濾失劑和潤滑劑；抑制劑、增粘劑、降濾失劑和潤滑劑的質(zhì)量比為(0.5?5)：(0.1?1)：(2?12)：(0.5?5)；抑制劑包括有機(jī)硅鋁復(fù)合組分、聚乙二醇和乙烯?丙烯共聚物。加入經(jīng)處理的膨潤土提鋁殘?jiān)渲械幕钚远趸枭苫钚怨棼}，并與黏土礦物等發(fā)生膠結(jié)作用，使粘土等礦物質(zhì)顆粒凝結(jié)成牢固的整體，從而封固頁巖，提高了制得的組合物在使用時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度，增加了鉆井液使用過程中的耐用性，且潤滑劑的內(nèi)部的原料采用了較為容易取得的大豆油，降低了組合物的生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉軍,王海斌,張大力,程超,李文明,李學(xué)聰,蓋濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中石化石油工程技術(shù)服務(wù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26