中国石油大学(华东)刘敬平获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利一种万米深地油气润滑降阻型水基钻井液及其制备方法与应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119505842B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510083902.4,技术领域涉及:C08F220/54;该发明授权一种万米深地油气润滑降阻型水基钻井液及其制备方法与应用是由刘敬平;孙元伟;孙金声;吕开河;刘锋报;李美春;王金堂;金家锋;黎剑;白杨;王韧;张泰丰;徐哲;黄宁;严涵设计研发完成,并于2025-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种万米深地油气润滑降阻型水基钻井液及其制备方法与应用在说明书摘要公布了:本发明提供了一种万米深地油气润滑降阻型水基钻井液及其制备方法与应用,属于钻井液技术领域。该万米深地油气润滑降阻型水基钻井液,包含如下重量份的原料:水100份、轻质柴油5‑10份、抗高温粘土1‑4份、树枝状大分子降滤失剂3‑6份、温度响应胶束提切剂2‑4份、抗高温强吸附封堵剂2‑4份、纳米复合聚合物刷润滑剂3‑5份、抗高温体系稳定剂1‑3份。本发明中降滤失剂、提切剂、封堵剂、润滑剂等组分相互配合协同增效,使钻井液能在240℃、饱和盐、高密度的条件下具备较低的粘度和良好的润滑性能和沉降稳定性,能够增快机械钻速、减缓钻头磨损,减少压差卡钻等钻井事故,降低万米深地油气井钻时和总体成本。
本发明授权一种万米深地油气润滑降阻型水基钻井液及其制备方法与应用在权利要求书中公布了:1.一种万米深地油气润滑降阻型水基钻井液,其特征在于,包含如下重量份的原料:水100份、轻质柴油5-10份、抗高温粘土1-4份、树枝状大分子降滤失剂3-6份、温度响应胶束提切剂2-4份、抗高温强吸附封堵剂2-4份、纳米复合聚合物刷润滑剂3-5份、抗高温体系稳定剂1-3份; 所述树枝状大分子降滤失剂按照下述方法制备得到: 1将乙二胺的甲醇溶液置于冰水浴中,在氮气保护条件下,降温至0-2℃; 2将甲基丙烯酸甲酯的甲醇溶液加入乙二胺的甲醇溶液中,静置后,进行反应;反应完成后,除去甲醇和过量的甲基丙烯酸甲酯,得到树枝状单体;所述甲基丙烯酸甲酯与乙二胺的摩尔比为5-10:1; 3将N,N-二乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、月桂基羟基磺基甜菜碱和对苯乙烯磺酸钠加入去离子水中,而后在超声条件下加入树枝状单体,得到单体溶液;所述N,N-二乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、月桂基羟基磺基甜菜碱和对苯乙烯磺酸钠的质量比为10:3-5:2-3:1-2;所述树枝状单体与N,N-二乙基丙烯酰胺的质量比为0.1-0.3:20; 4将单体溶液在氮气保护下升温至第一反应温度,加入硝酸铈铵,进行第一反应;之后升温至第二反应温度,加入2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐,进行第二反应;反应完成后,经透析、冷冻干燥,得到树枝状大分子降滤失剂;所述硝酸铈铵与N,N-二乙基丙烯酰胺的质量比为0.005-0.05:20;所述第一反应温度为40-50℃,第一反应的时间为3-5h;所述2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐与N,N-二乙基丙烯酰胺的质量比为0.1-0.5:20;所述第二反应温度为65-75℃,第二反应的时间为2-4h; 所述温度响应胶束提切剂按照下述方法制备得到: i将丙烯酸异丁酯、Span-20和Tween-60加入白油中,搅拌至完全溶解,得到油相溶液;所述丙烯酸异丁酯、Span-20和Tween-60的质量比为10:3-5:0.5-2; ii将N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵加入去离子水中,搅拌均匀,得到水相溶液;在搅拌条件下,将水相溶液加入油相溶液中,搅拌,得到反相乳液;所述N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的质量比为10:4-6:2-4;所述水相溶液中的N-异丙基丙烯酰胺与油相溶液中的丙烯酸异丁酯的质量比为1:1; iii将反相乳液在搅拌条件、氮气保护下加热到反应温度,加入引发剂引发反应;反应完成后,经冷却,得到温度响应胶束提切剂; 所述纳米复合聚合物刷润滑剂按照下述方法制备得到: I将一水柠檬酸、尿素和纳米石墨加入去离子水中,超声得到混合液,将所得混合液进行水热反应;反应完成后,经冷却、离心、冷冻干燥,得到复合纳米颗粒;所述一水柠檬酸、尿素和纳米石墨的质量比为4:2-4:0.1-0.3;所述水热反应的温度为150-200℃,水热反应的时间为4-6h; II将甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱和五甲基二乙烯三胺加入N,N-二甲基甲酰胺中,搅拌至完全溶解后加入复合纳米颗粒,超声分散均匀;在氮气保护下升温至反应温度,加入偶氮二异丁腈,进行反应;反应完成后,经冷却,得到纳米复合聚合物刷润滑剂;所述甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱和五甲基二乙烯三胺的质量比为10:4-6:2-4:0.1-1; 所述复合纳米颗粒与甲基丙烯酸月桂酯的质量比为0.5-1.5:10; 所述轻质柴油为0#、-10#、-20#和-35#柴油中的一种或两种以上的组合; 所述抗高温粘土按照下述方法制备得到: 按照膨润土与累托土的质量比为1:4的比例将膨润土和累托土混合,在500rmin转速搅拌条件下加入去离子水中,配置成膨润土和累托土的总质量浓度为10wt%的黏土悬浊液;在500rmin转速搅拌条件下,在70℃下,向0.3molL的氯化铝水溶液中加入等体积的0.2molL的氢氧化钠水溶液,制得无机铝处理液;保持600rmin转速搅拌,将无机铝处理液逐滴加入黏土悬浊液中,滴加速率为2滴s,无机铝处理液的质量为膨润土和累托土总质量的10%,之后在600rmin转速下室温搅拌处理3h;抽滤,再使用膨润土和累托土总质量5倍的去离子水搅拌清洗抽滤所得固体,共清洗抽滤三次,所得固体在75℃下干燥24h,得到无机铝处理黏土;将所得无机铝处理黏土50g分散于500g的乙醇水溶液中,乙醇水溶液是乙醇和去离子水以体积比4:1的比例混合得到,在500rmin搅拌条件下加入1.5g的三乙氧基硅烷,搅拌30min后加入0.15g的甲酸,继续室温搅拌反应5h;之后抽滤,再用250g去离子水搅拌清洗抽滤所得固体,共清洗抽滤三次,所得固体在75℃下干燥24h,即得抗高温粘土; 所述抗高温强吸附封堵剂包括以下质量份原料:水100份、改性二氧化硅12份、阳离子单体2份、含吡咯环单体1份、含苯磺酸根类单体4份、pH调节剂0.05份、引发剂0.05份;阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵;含吡咯环单体为N-乙烯基吡咯烷酮;含苯磺酸根类单体为苯乙烯磺酸钠;pH调节剂为三乙胺;引发剂为过硫酸铵;所述改性二氧化硅按照下述方法制备得到:将4份乙烯基三乙氧基硅烷滴加到100份混合溶剂,混合溶剂由水与无水乙醇按照体积比10:90的比例混合得到,中,滴加时间为5min,之后搅拌2h,得到硅烷偶联剂溶液;将20份二氧化硅分散到100份无水乙醇中,得到悬浊液;将所得硅烷偶联剂溶液加热至60℃,加入所得悬浊液,之后在60℃下搅拌反应5h;反应完成后,将所得反应液加入丙酮中沉淀24h,反应液与丙酮的体积比为1:2,之后过滤,将所得沉淀在60℃真空干燥至恒重,即得改性二氧化硅;所述抗高温强吸附封堵剂的制备方法,包括步骤:将改性二氧化硅加入装有水的烧瓶中,在25℃机械搅拌下超声30min,超声结束后,依次加入阳离子单体、含吡咯环单体、含苯磺酸根类单体,搅拌至充分分散后加入pH调节剂,搅拌均匀后,将烧瓶水浴加热至60℃,保持搅拌加热,通氮气除氧30min,向烧瓶中加入引发剂,在60℃下维持反应6h;反应完成后,将反应产物取出,用丙酮洗涤3次,在80℃下干燥至恒重,即得; 所述抗高温体系稳定剂为全氟烷基甜菜碱、Span-85和双十八烷基二甲基氯化铵的混合物,混合物中全氟烷基甜菜碱、Span-85和双十八烷基二甲基氯化铵的质量比为1:0.4-0.6:0.1-0.3;所述全氟烷基甜菜碱的分子式C15H15F17N2O4S,其结构式如下式所示: 。
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