本發(fā)明涉及鉆井液，具體涉及一種深井聚磺鉆井液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、塔里木盆地是我國(guó)重要的油氣資源富集區(qū)，其深部地層具有超深、超高溫、超高壓以及巖性復(fù)雜、流體多樣和應(yīng)力復(fù)雜等地質(zhì)特征。在深井鉆探過(guò)程中，鉆井液技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，寒武系地層發(fā)育大量微裂縫破碎性白云巖，鉆井液需要具備良好的封堵性能以防止井壁垮塌。其次，薄層膏巖在鉆井液作用下容易溶解，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)，這對(duì)鉆井液的抑制性和穩(wěn)定性提出了更高要求。此外，塔里木盆地深井的高溫環(huán)境（超過(guò)200℃）使得鉆井液的高溫穩(wěn)定性、流變性能和濾失控制能力面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。同時(shí)，鉆井液在高鹽地層中容易受到污染，導(dǎo)致性能下降，影響鉆井效率。這些復(fù)雜的地質(zhì)條件對(duì)深井聚磺鉆井液的配方設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提出了極高的要求。為了解決上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種高性能的深井聚磺鉆井液體系顯得尤為重要。

2、公開(kāi)號(hào)為cn102766446a的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液及其制備方法，該抗高溫高密度甲酸鹽聚磺鉆井液包括以下重量份組成：水100份、膨潤(rùn)土2-5份、抗高溫磺酸鹽聚合物0.1-10份、甲酸鹽20-100份、氫氧化鉀0.6-2.0份、磺化處理劑8-20份、封堵劑2-6份、乳化劑0.5-3.0份、ph調(diào)節(jié)劑0.2-3.0份、重晶石粉120-270份；該專(zhuān)利制備的鉆井液降濾失性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種深井聚磺鉆井液及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種深井聚磺鉆井液，包括以下重量份數(shù)的原料：

4、去離子水：100份、膨潤(rùn)土：3-5份、改性降濾失劑：5-8份、改性乳化劑：3-5份、ph調(diào)節(jié)劑：0.5-2份、潤(rùn)滑劑：2-3份、封堵劑：2-6份、重晶石粉：250-300份；

5、所述改性降濾失劑通過(guò)以下方法制備：

6、s1：氮?dú)獗Ｗo(hù)，2,2-二羥甲基丙酸、2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羥基丙酯在對(duì)甲苯磺酸催化下生成超支化產(chǎn)物；

7、s2：玉米淀粉在稀鹽酸作用下酸化得到酸解淀粉，酸解淀粉與氯代苯基三乙氧基硅烷反應(yīng)得到硅烷改性酸解淀粉；

8、s3：硅烷改性酸解淀粉與超支化產(chǎn)物在氫氧化鈉作用下生成硅烷化超支化產(chǎn)物；

9、s4：丙烯酰胺、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、烯丙氧基聚氧乙烯醚、硅烷化超支化產(chǎn)物在過(guò)硫酸銨的作用下反應(yīng)生成改性降濾失劑。

10、步驟s1中，所述2,2-二羥甲基丙酸、2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羥基丙酯的投料質(zhì)量比為5:(25-30)。

11、步驟s2中，所述酸解淀粉、氯代苯基三乙氧基硅烷的投料質(zhì)量比為(12-16):10。

12、步驟s3中，所述硅烷改性酸解淀粉、超支化產(chǎn)物的投料質(zhì)量比為20:(3-5)。

13、步驟s4中，所述丙烯酰胺、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、烯丙氧基聚氧乙烯醚、硅烷化超支化產(chǎn)物的投料質(zhì)量比為(30-40):(20-25):(2-5):2。

14、所述改性乳化劑通過(guò)以下方法制備：

15、a1：3-氨基丙基三乙氧基硅烷水解生成3-氨基丙基硅三醇，然后與納米二氧化硅進(jìn)行改性得到改性納米二氧化硅；

16、a2：改性納米二氧化硅與硬脂酸、辛酸反應(yīng)得到改性乳化劑。

17、步驟a1中，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、納米二氧化硅的投料質(zhì)量比為(0.5-2):10。

18、步驟a2中，所述改性納米二氧化硅、硬脂酸、辛酸的投料質(zhì)量比為20:(6-10):(3-5)。

19、所述ph調(diào)節(jié)劑為碳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉中一種或多種的組合；所述潤(rùn)滑劑為白礦油；所述封堵劑為磺化瀝青。

20、一種深井聚磺鉆井液的制備方法，包括以下步驟：

21、（1）按重量份稱(chēng)?。喝ルx子水：100份、膨潤(rùn)土：3-5份、改性降濾失劑：5-8份、改性乳化劑：3-5份、ph調(diào)節(jié)劑：0.5-2份、潤(rùn)滑劑：2-3份、封堵劑：2-6份、重晶石粉：250-300份；

22、（2）向容器中加入去離子水，邊攪拌邊加入膨潤(rùn)土，攪拌15-25min后，停止攪拌，密閉養(yǎng)護(hù)24h得到預(yù)水化膨潤(rùn)土漿；向預(yù)水化膨潤(rùn)土漿中按照上述比例依次加入ph調(diào)節(jié)劑、改性降濾失劑、改性乳化劑、封堵劑、潤(rùn)滑劑，高速攪拌50-70min，最后加入重晶石粉，攪拌均勻得到深井聚磺鉆井液。

23、由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果包括：

24、（1）本發(fā)明通過(guò)2,2-二羥甲基丙酸與2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羥基丙酯反應(yīng)生成超支化產(chǎn)物；玉米淀粉酸化得到酸解淀粉，酸解淀粉中的羥基與氯代苯基三乙氧基硅烷中的硅氧基反應(yīng)得到硅烷改性酸解淀粉；硅烷改性酸解淀粉中的氯原子與超支化產(chǎn)物中的羥基發(fā)生取代反應(yīng)生成硅烷化超支化產(chǎn)物；丙烯酰胺、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、烯丙氧基聚氧乙烯醚、硅烷化超支化產(chǎn)物在過(guò)硫酸銨的作用下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)生成改性降濾失劑。

25、（2）3-氨基丙基三乙氧基硅烷水解生成3-氨基丙基硅三醇，然后與納米二氧化硅進(jìn)行改性得到改性納米二氧化硅；改性納米二氧化硅與硬脂酸、辛酸反應(yīng)得到改性乳化劑。

26、（3）本發(fā)明制備的改性降濾失劑，通過(guò)其獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在鉆井液中展現(xiàn)出卓越的降濾失性能：超支化分子與淀粉協(xié)同構(gòu)建致密濾餅，羥基通過(guò)氫鍵強(qiáng)化黏土顆粒橋聯(lián)封堵，硅氧烷鏈段通過(guò)疏水締合作用精準(zhǔn)調(diào)控濾餅孔隙結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)孔喉封堵；其分子內(nèi)部空腔及羥基-硅氧烷協(xié)同作用形成熱穩(wěn)定絡(luò)合物，使濾餅在高溫下維持低滲透性，同時(shí)超支化結(jié)構(gòu)通過(guò)體積排阻效應(yīng)和動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)賦予體系抗鹽污染能力，顯著降低鉆井液濾失量。

27、（4）硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米二氧化硅表面形成有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化結(jié)構(gòu)，通過(guò)氫鍵和疏水作用吸附在油水界面，有效降低界面張力，抑制液滴聚集。硬脂酸的長(zhǎng)烷基鏈與辛酸的短鏈協(xié)同作用，形成致密界面膜，提高乳液在高溫和高鹽環(huán)境下的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，步驟s1中，所述2,2-二羥甲基丙酸、2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羥基丙酯的投料質(zhì)量比為5:(25-30)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，步驟s2中，所述酸解淀粉、氯代苯基三乙氧基硅烷的投料質(zhì)量比為(12-16):10。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，步驟s3中，所述硅烷改性酸解淀粉、超支化產(chǎn)物的投料質(zhì)量比為20:(3-5)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，步驟s4中，所述丙烯酰胺、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、烯丙氧基聚氧乙烯醚、硅烷化超支化產(chǎn)物的投料質(zhì)量比為(30-40):(20-25):(2-5):2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，所述改性乳化劑通過(guò)以下方法制備：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，步驟a1中，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、納米二氧化硅的投料質(zhì)量比為(0.5-2):10。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，步驟a2中，所述改性納米二氧化硅、硬脂酸、辛酸的投料質(zhì)量比為20:(6-10):(3-5)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深井聚磺鉆井液，其特征在于，所述ph調(diào)節(jié)劑為碳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉中一種或多種的組合；所述潤(rùn)滑劑為白礦油；所述封堵劑為磺化瀝青。

10.一種權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的深井聚磺鉆井液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種深井聚磺鉆井液及其制備方法，涉及鉆井液技術(shù)領(lǐng)域。一種深井聚磺鉆井液包括以下重量份數(shù)的原料：去離子水100份、膨潤(rùn)土3?5份、改性降濾失劑5?8份、改性乳化劑3?5份、pH調(diào)節(jié)劑0.5?2份、潤(rùn)滑劑2?3份、封堵劑2?6份、重晶石粉250?300份；本發(fā)明通過(guò)2,2?二羥甲基丙酸與2?甲基?2?丙烯酸?2,3?二羥基丙酯反應(yīng)生成超支化產(chǎn)物；然后在酸解淀粉上接枝氯代苯基三乙氧基硅烷得到硅烷改性酸解淀粉；硅烷改性酸解淀粉與超支化產(chǎn)物反應(yīng)生成硅烷化超支化產(chǎn)物；丙烯酰胺、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、烯丙氧基聚氧乙烯醚、硅烷化超支化產(chǎn)物反應(yīng)生成改性降濾失劑。本發(fā)明制備的鉆井液具有良好的降濾失性能。

技術(shù)研發(fā)人員：白素永,張建新,李紅兵,單滿(mǎn)缸,楊世明,韋云麗,吳強(qiáng)龍,魏全印
受保護(hù)的技術(shù)使用者：克拉瑪依派特羅爾能源服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22