本發(fā)明涉及鉆井，具體為一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑是一種鉆井液使用的添加劑，能改善鉆井液膠結(jié)與粘度性能，提升泥餅強(qiáng)度與穩(wěn)定性，保障鉆井作業(yè)順利進(jìn)行。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑利用單一聚合物制成，其分子鏈結(jié)構(gòu)單一，在井下作業(yè)環(huán)境中易發(fā)生降解，導(dǎo)致膠結(jié)強(qiáng)度顯著下降，影響了鉆井液的使用性能?；诖?，本發(fā)明提供了一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑及其制備方法，本發(fā)明制備的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑不僅具有較好的膠結(jié)強(qiáng)度性能，還具有優(yōu)良的粘度性能，有效提升了鉆井的使用性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，包括以下重量份原料組成：60～80份雙羥基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、40～60份硬化劑、10～20份改性淀粉、6～8份成膜劑、4～6份添加劑、4～6份螯合劑和2～4份石棉。

4、進(jìn)一步地，所述添加劑由以下方法制得：丙烯酸與純水在燒杯中混合，所述丙烯酸與純水的質(zhì)量比為1：（0.2～0.3），充分混合后滴加氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量為丙烯酸質(zhì)量的1.2～1.3倍，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為30～40%，完成滴加后充分混合，水浴加熱至40～50℃，保溫6～10min，制得第一混合料。

5、進(jìn)一步地，所述第一混合料中加入亞硫酸鈉溶液，所述亞硫酸鈉溶液的質(zhì)量為混合液質(zhì)量的0.4～0.8%，所述亞硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為18～20%，混勻后水浴加熱至50～54℃，保溫10～14min，制得第二混合料，所述第二混合料混勻后送入紫外光固化劑中，距離光源20～30cm，固化處理1～3h，制得添加劑。

6、進(jìn)一步地，所述硬化劑由以下方法制得：硬化劑選取稻殼作為基料，稻殼進(jìn)行清洗、干燥處理后，進(jìn)行磨粉處理，磨粉粒徑為20～30μm，制得第一粉料。

7、進(jìn)一步地，所述第一粉料與硫酸在燒杯中混合，所述硫酸的質(zhì)量為第一粉料質(zhì)量的8～12倍，所述硫酸的濃度為5～7%，混勻后水浴加熱至50～60℃，使用磁力攪拌器設(shè)定160～200r/min攪拌，保溫?cái)嚢杼幚?0～20min，之后進(jìn)行過濾處理，得到溶液，所得溶液重復(fù)上述步驟2～4次，所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理，得到渣料，所述渣料進(jìn)行磨粉處理，磨粉粒徑為6～10μm，磨粉處理后的渣料送入炭化爐內(nèi)，炭化爐設(shè)定升溫速率為10～12℃/min，升溫至450～550℃，保溫20～30min，升溫過程中通入氮?dú)?，制得硬化劑?/p>

8、進(jìn)一步地，所述改性淀粉由以下方法制得：所述改性淀粉選取鷹嘴豆作為基料，鷹嘴豆進(jìn)行清洗、干燥、磨粉處理，磨粉粒徑為10～20μm，制得第二粉料。

9、進(jìn)一步地，所述第二粉料與去離子水混合加入反應(yīng)釜中，所述第二粉料與去離子水的質(zhì)量比為1：（4～6），反應(yīng)釜設(shè)定200～300r/min攪拌處理10～20min，所得產(chǎn)物中加入碳酸氫鈉將ph值調(diào)至7～8，反應(yīng)釜中加入辛烯基琥珀酸酐，所述辛烯基琥珀酸酐的質(zhì)量為第二粉料質(zhì)量的2～4%，反應(yīng)釜設(shè)定升溫至40～50℃，轉(zhuǎn)速為80～100r/min，保溫?cái)嚢杼幚?～6min，保溫?cái)嚢杼幚硭卯a(chǎn)物加入離心機(jī)進(jìn)行離心處理，離心機(jī)設(shè)定4000～5000r/min處理6～10min，棄去上清液，得到沉淀物，所得沉淀物送入烘箱中，烘箱設(shè)定42～44℃干燥處理50～60min，之后進(jìn)行磨粉處理，磨粉粒徑為6～10μm，制得改性淀粉。

10、進(jìn)一步地，所述成膜劑選用聚甲基丙烯酸甲酯。

11、進(jìn)一步地，所述螯合劑選用乙基乙二胺三乙酸，所述石棉選用纖維長(zhǎng)度為20～40μm，直徑為0.4～1μm。

12、第二方面，本發(fā)明還提供了一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑的制備方法，包括以下步驟：

13、s1：按需稱取雙羥基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、成膜劑、螯合劑和石棉加入混料機(jī)中，混料機(jī)設(shè)定800～1000r/min攪拌處理1～3h，制得初混料；

14、s2：所述初混料中加入硬化劑、添加劑和改性淀粉，混料機(jī)設(shè)定200～400r/min攪拌處理6～8min，制得鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、1、本發(fā)明中，通過在鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑的制備過程中硬化劑的添加，硬化劑以稻殼為基料經(jīng)過處理，稻殼經(jīng)酸解、炭化后，形成了多孔活性結(jié)構(gòu)，與鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑中的改性淀粉材料吸附緊密黏結(jié)，提升泥餅與井壁的膠結(jié)強(qiáng)度，經(jīng)過紫外光處理得到的硬化劑中形成了輕度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以賦予泥餅骨架支撐結(jié)構(gòu)，該交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通過分子間纏繞作用，增強(qiáng)泥餅抗壓能力，減少井壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)，降低泥餅脆性，避免因井下壓力波動(dòng)導(dǎo)致的龜裂，有效提升了鉆井液的使用效率。

17、2、本發(fā)明中，通過在鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑的制備過程中改性淀粉的添加，以鷹嘴豆為基料制成的改性淀粉具有豐富的親水基團(tuán)，親水基團(tuán)能夠與水分子形成氫鍵相互作用，使改性淀粉具有較好的親水性，加入到鉆井液中后，改性淀粉吸水后形成黏性網(wǎng)絡(luò)，配合石棉的添加，有效改善了泥餅的井壁界面結(jié)合力，從而增加了鉆井液的內(nèi)摩擦力，提高了鉆井液的粘度性能。

技術(shù)特征：

1.一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于：包括以下重量份原料組成：60～80份雙羥基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、40～60份硬化劑、10～20份改性淀粉、6～8份成膜劑、4～6份添加劑、4～6份螯合劑和2～4份石棉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述添加劑由以下方法制得：丙烯酸與純水在燒杯中混合，所述丙烯酸與純水的質(zhì)量比為1：（0.2～0.3），充分混合后滴加氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量為丙烯酸質(zhì)量的1.2～1.3倍，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為30～40%，完成滴加后充分混合，水浴加熱至40～50℃，保溫6～10min，制得第一混合料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述第一混合料中加入亞硫酸鈉溶液，所述亞硫酸鈉溶液的質(zhì)量為混合液質(zhì)量的0.4～0.8%，所述亞硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為18～20%，混勻后水浴加熱至50～54℃，保溫10～14min，制得第二混合料，所述第二混合料混勻后送入紫外光固化劑中，距離光源20～30cm，固化處理1～3h，制得添加劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述硬化劑由以下方法制得：硬化劑選取稻殼作為基料，稻殼進(jìn)行清洗、干燥處理后，進(jìn)行磨粉處理，磨粉粒徑為20～30μm，制得第一粉料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述第一粉料與硫酸在燒杯中混合，所述硫酸的質(zhì)量為第一粉料質(zhì)量的8～12倍，所述硫酸的濃度為5～7%，混勻后水浴加熱至50～60℃，使用磁力攪拌器設(shè)定160～200r/min攪拌，保溫?cái)嚢杼幚?0～20min，之后進(jìn)行過濾處理，得到溶液，所得溶液重復(fù)上述步驟2～4次，所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理，得到渣料，所述渣料進(jìn)行磨粉處理，磨粉粒徑為6～10μm，磨粉處理后的渣料送入炭化爐內(nèi)，炭化爐設(shè)定升溫速率為10～12℃/min，升溫至450～550℃，保溫20～30min，升溫過程中通入氮?dú)?，制得硬化劑?/p>

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述改性淀粉由以下方法制得：所述改性淀粉選取鷹嘴豆作為基料，鷹嘴豆進(jìn)行清洗、干燥、磨粉處理，磨粉粒徑為10～20μm，制得第二粉料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述第二粉料與去離子水混合加入反應(yīng)釜中，所述第二粉料與去離子水的質(zhì)量比為1：（4～6），反應(yīng)釜設(shè)定200～300r/min攪拌處理10～20min，所得產(chǎn)物中加入碳酸氫鈉將ph值調(diào)至7～8，反應(yīng)釜中加入辛烯基琥珀酸酐，所述辛烯基琥珀酸酐的質(zhì)量為第二粉料質(zhì)量的2～4%，反應(yīng)釜設(shè)定升溫至40～50℃，轉(zhuǎn)速為80～100r/min，保溫?cái)嚢杼幚?～6min，保溫?cái)嚢杼幚硭卯a(chǎn)物加入離心機(jī)進(jìn)行離心處理，離心機(jī)設(shè)定4000～5000r/min處理6～10min，棄去上清液，得到沉淀物，所得沉淀物送入烘箱中，烘箱設(shè)定42～44℃干燥處理50～60min，之后進(jìn)行磨粉處理，磨粉粒徑為6～10μm，制得改性淀粉。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述成膜劑選用聚甲基丙烯酸甲酯。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于，所述螯合劑選用乙基乙二胺三乙酸，所述石棉選用纖維長(zhǎng)度為20～40μm，直徑為0.4～1μm。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑及其制備方法：包括以下重量份原料組成：60～80份雙羥基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、40～60份硬化劑、10～20份改性淀粉、6～8份成膜劑、4～6份添加劑、4～6份螯合劑和2～4份石棉。本發(fā)明中，稻殼經(jīng)酸解、炭化后，形成了多孔活性結(jié)構(gòu)，與鉆井液用泥餅硬化增強(qiáng)劑中的改性淀粉材料吸附緊密黏結(jié)，提升泥餅與井壁的膠結(jié)強(qiáng)度，經(jīng)過紫外光處理得到的硬化劑中形成了輕度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以賦予泥餅骨架支撐結(jié)構(gòu)，該交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通過分子間纏繞作用，增強(qiáng)泥餅抗壓能力，減少井壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)，降低泥餅脆性，避免因井下壓力波動(dòng)導(dǎo)致的龜裂，有效提升了鉆井液的使用效率。

技術(shù)研發(fā)人員：汪春林,魏嘉宇,楊健,肖永剛,劉生滔,蔡曉東,王榮,程鳳鳴,劉琴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西合信油服科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8