一种水基钻井液用阳离子防塌剂及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113956855A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111362703.5C08F220/18(2006.01)(22)申请日2021.11.17C08F222/14(2006.01)(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人吕开河刘佳金家锋孙金声黄贤斌王金堂白英睿刘敬平(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人王素平(51)Int.Cl.C09K8/03(2006.01)C08F220/56(2006.01)C08F220/34(2006.01)C08F226/02(2006.01)权利要求书1页说明书9页(54)发明名称一种水基钻井液用阳离子防塌剂及其制备方法与应用(57)摘要本发明提供了一种水基钻井液用阳离子防塌剂及其制备方法与应用。所述阳离子防塌剂包括以下质量份数的原料：丙烯酰胺6‑10份、阳离子单体1.5‑2.5份、疏水单体1‑2份、改性二氧化硅0.3‑0.5份、引发剂0.1‑0.3份、乙醇30‑50份。本发明还提供了上述阳离子防塌剂的制备方法。本发明所得水基钻井液用阳离子防塌剂具有抑制性强，泥页岩滚动回收率高，能将页岩表面润湿性由液润湿性反转为强疏水性，有效阻抑制页岩黏土矿物水化膨胀的优点。CN113956855ACN113956855A权利要求书1/1页1.一种水基钻井液用阳离子防塌剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：丙烯酰胺6‑10份、阳离子单体1.5‑2.5份、疏水单体1‑2份、改性二氧化硅0.3‑0.5份、引发剂0.1‑0.3份、乙醇30‑50份。2.根据权利要求1所述的水基钻井液用阳离子防塌剂，其特征在于，所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的水基钻井液用阳离子防塌剂，其特征在于，所述的疏水单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯或马来酸二辛酯；所述的引发剂为过硫酸铵。4.根据权利要求1所述的水基钻井液用阳离子防塌剂，其特征在于，所述的改性二氧化硅为使用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行改性得到的；所述的硅烷偶联剂为KH550、KH570、正辛基三甲氧基硅烷的一种或者两种以上的组合；所述纳米二氧化硅的粒径为20‑30nm。5.根据权利要求4所述的水基钻井液用阳离子防塌剂，其特征在于，所述的改性二氧化硅按照下述方法制备得到：将纳米二氧化硅加入乙醇中，超声分散均匀，之后加入硅烷偶联剂，在75‑85℃下反应7‑9h；反应完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到改性二氧化硅；所述乙醇与纳米二氧化硅的质量比为15‑25:1，所述硅烷偶联剂与纳米二氧化硅的质量比为2‑5:1；所述洗涤为使用去离子水洗涤3‑5次。6.权利要求1‑5任一项所述水基钻井液用阳离子防塌剂的制备方法，包括步骤如下：将改性二氧化硅加入乙醇中，超声分散均匀，得到改性二氧化硅分散液；之后在搅拌条件下，向改性二氧化硅分散液中依次加入丙烯酰胺、阳离子单体、疏水单体混合均匀，氮气除氧，之后加热至55‑75℃，加入引发剂，进行反应；反应完成后，除去溶剂，干燥，即得水基钻井液用阳离子防塌剂。7.根据权利要求6所述的水基钻井液用阳离子防塌剂的制备方法，其特征在于，所述的搅拌速率为200‑400r/min，所述氮气除氧的时间为15‑30min。8.根据权利要求6所述的水基钻井液用阳离子防塌剂的制备方法，其特征在于，所述的引发剂以引发剂水溶液的形式滴加入反应体系中；所述引发剂水溶液的浓度为0.01g/mL，滴加时间为1‑5min。9.根据权利要求6所述的水基钻井液用阳离子防塌剂的制备方法，其特征在于，所述的反应时间为5‑7h；所述干燥为在70‑80℃下干燥至恒重。10.权利要求1‑5任一项所述的水基钻井液用阳离子防塌剂的应用，用于抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁；具体应用方法为：将所得阳离子防塌剂加入水基钻井液中，所述阳离子防塌剂的加入量为0.5‑1.5wt％。2CN113956855A说明书1/9页一种水基钻井液用阳离子防塌剂及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及一种水基钻井液用阳离子防塌剂及其制备方法与应用，属于石油工业的油田化学领域。背景技术[0002]页岩气是我国油气增储上产的重要增长点。页岩地层非均质性强，各向异性突出，黏土矿物含量高，页岩气钻井过程中，在页岩自身作用力和钻井液的影响下，页岩井壁的黏土、矿物质和水体之间形成不良反应，导致黏土矿物水化膨胀，井壁附近岩石强度降低，进而导致井壁失稳、卡钻等井下复杂情况。目前页岩气长水平段钻井一般采用具有良好抑制性的油基钻井液，但其成本高、环保性差