本發明涉及一種石油鉆井液助劑，特別是一種鉆井液用仿生固壁劑。本發明還涉及所述鉆井液用仿生固壁劑的制備方法。
背景技術：
在油氣井鉆井過程中，由于地層中含有很多頁巖，鉆井液很容易導致頁巖水化膨脹、分散和剝落，造成井壁失穩，發生井塌、埋鉆等事故，造成重大經濟損失；鉆井過程中，井壁周圍地應力釋放，常規鉆井液會降低井壁的抗壓強度，不利于井壁穩定；傳統鉆井液材料難以降解，會對儲層造成很大程度的污染，影響后期油氣井的開采產量。
發明人檢索到以下相關專利文獻：CN105802593A公開了一種適于頁巖氣水平井的高密度水基鉆井液，該鉆井液含有納米封堵劑、仿生固壁劑、仿生頁巖抑制劑和填充劑，所述納米封堵劑為改性的二氧化硅納米顆粒，其改性基團包括改性共聚物鏈；所述仿生固壁劑為主鏈上接枝有源自多巴胺的基團的羧甲基殼聚糖：所述仿生頁巖抑制劑由精氨酸的結構單元和賴氨酸的結構單元構成。CN106010482A公開了一種適合頁巖氣水平井的環保型水基鉆井液，該鉆井液含有納米封堵劑、仿生固壁劑、仿生頁巖抑制劑和填充劑，所述納米封堵劑為改性的二氧化硅納米顆粒，其改性基團包括改性丙烯酸類共聚物鏈；所述仿生固壁劑為主鏈上接枝有源自多巴胺的基團的羧甲基殼聚糖：所述仿生頁巖抑制劑由精氨酸的結構單元和賴氨酸的結構單元構成。CN106010478A公開了一種鉆井液的添加劑組合物和適合頁巖氣水平井的水基鉆井液，組合物含有納米封堵劑、仿生固壁劑和仿生頁巖抑制劑，所述納米封堵劑為改性的二氧化硅納米顆粒，其改性基團包括丙烯酸類共聚物鏈；所述仿生固壁劑為主鏈上接枝有源自多巴胺的基團的羧甲基殼聚糖：所述仿生頁巖抑制劑由精氨酸的結構單元和賴氨酸的結構單元構成。CN105907380A公開了一種鉆井液的添加劑組合物和適于頁巖氣水平井的類油基鉆井液，合物含有納米封堵劑、仿生固壁劑和仿生頁巖抑制劑，所述納米封堵劑為改性的二氧化硅納米顆粒，其改性基團包括改性共聚物鏈；所述仿生固壁劑為主鏈上接枝有源自多巴胺的基團的羧甲基殼聚糖：所述仿生頁巖抑制劑由精氨酸的結構單元和賴氨酸的結構單元構成。CN104946216A公開了一種仿生鉆井液及其制備方法。所述仿生鉆井液含有特定的仿生固壁劑、仿生頁巖抑制劑、降濾失劑和兩親性儲層保護劑，所述降濾失劑至少含有微晶纖維素。CN104277800A公開了一種鉆井液用理想充填成膜固壁劑；所屬技術領域：鉆井液用處理劑；技術方案要點：該成膜固壁劑的成分包括單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸、丙烯酸銨，引發劑過硫酸銨和硫亞硫酸亞鐵銨、絡合劑為EDTA，交聯劑為N.N-亞甲基雙丙烯酰胺。填充劑為100目天然云母粉、天然植物纖維。
以上這些技術對于如何使鉆井液用仿生固壁劑能夠解決現在鉆井過程中井壁易坍塌、鉆井液漏失的問題，同時該仿生固壁劑能有效降低對儲層的污染，并未給出具體的指導方案。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在于，提供一種鉆井液用仿生固壁劑，它能夠解決現在鉆井過程中井壁易坍塌、鉆井液漏失的問題，同時該仿生固壁劑具有較強的生物降解性，能有效降低對儲層的污染。
為此，本發明所要解決的另一技術問題在于，提供一種鉆井液用仿生固壁劑的制備方法。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：
一種鉆井液用仿生固壁劑(鉆井液用固壁劑)，其技術方案在于它是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.215～85.237份，多酚蛋白9.129～9.140份，丙烯酰胺3.550～3.561份，二甲基二烯丙基氯化銨2.028～2.039份，過硫酸鉀0.072～0.083份。
所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.086～76.097重量份數的蒸餾水中溶解9.129～9.140重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.550～3.561重量份數的丙烯酰胺和2.028～2.039重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，得到仿生固壁劑潛在液,；③制備仿生固壁劑：將0.072～0.083重量份數的過硫酸鉀加入到9.129～9.140重量份數的蒸餾水中，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
上述技術方案中，優選的技術方案可以是，所述的多酚蛋白為貽貝粘附蛋白，主要含有多巴DOPA分子，所述DOPA分子如式(1)所示，多巴為3，4-二羥基苯丙氨酸。
上述的多酚蛋白選自(購自)湖北遠成賽創科技有限公司生產的商品左旋多巴(左多巴)。丙烯酰胺選自淄博信業化工有限公司工廠的RF2型丙烯酰胺(丙烯酰胺晶體)。二甲基二烯丙基氯化銨選自山東魯岳化工有限公司生產的商品。過硫酸鉀選自天津市致遠化學試劑有限公司生產的商品。上述的丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％。上述的二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38；上述的過硫酸鉀的純度≥99％。
上述技術方案中，優選的技術方案可以是，所述的鉆井液用仿生固壁劑是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.215份，多酚蛋白9.130份，丙烯酰胺3.550份，二甲基二烯丙基氯化銨2.028份，過硫酸鉀0.072份。所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.086重量份數的蒸餾水中溶解9.130重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，攪拌速率為300r/min，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，加熱溫度達到80℃，溶解2h，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液，多酚蛋白含有DOPA分子，具有良好的粘附效果；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.550重量份數的丙烯酰胺和2.028重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，攪拌速率為400r/min，充氮氣30min，保證產品在高溫下仍保持粘附性能；丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％；二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38，得到仿生固壁劑潛在液,；③制備仿生固壁劑：將0.072重量份數的過硫酸鉀加入到9.129重量份數的蒸餾水中，過硫酸鉀的純度≥99％，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
上述技術方案中，優選的技術方案可以是，所述的鉆井液用仿生固壁劑是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.237份，多酚蛋白9.140份，丙烯酰胺3.561份，二甲基二烯丙基氯化銨2.039份，過硫酸鉀0.083份。所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.097重量份數的蒸餾水中溶解9.140重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，攪拌速率為300r/min，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，加熱溫度達到75℃，溶解3h，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液，多酚蛋白含有DOPA分子，具有良好的粘附效果；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.561重量份數的丙烯酰胺和2.039重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，攪拌速率為400r/min，充氮氣30min，保證產品在高溫下仍保持粘附性能；丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％；二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38，得到仿生固壁劑潛在液,；③制備仿生固壁劑：將0.083重量份數的過硫酸鉀加入到9.140重量份數的蒸餾水中，過硫酸鉀的純度≥99％，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
上述技術方案中，優選的技術方案可以是，所述的鉆井液用仿生固壁劑是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.23份，多酚蛋白9.130份，丙烯酰胺3.56份，二甲基二烯丙基氯化銨2.039份，過硫酸鉀0.08份。所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.09重量份數的蒸餾水(即取蒸餾水約75ml)中溶解9.130重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，攪拌速率為300r/min，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，加熱溫度達到80℃，溶解2h，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液，多酚蛋白含有DOPA分子，具有良好的粘附效果；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.56重量份數的丙烯酰胺和2.039重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，攪拌速率為500r/min，充氮氣25min，保證產品在高溫下仍保持粘附性能；丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％；二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38，得到仿生固壁劑潛在液；③制備仿生固壁劑：將0.08重量份數的過硫酸鉀加入到9.14重量份數的蒸餾水中，過硫酸鉀的純度≥99％，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
上述技術方案中，步驟①中攪拌速率為300～350r/min，，加熱溫度為75～80℃，溶解時間為2～3h；步驟②中攪拌速率為400～500r/min，充氮氣25～30min。
本發明的仿生固壁劑達到了良好的性能效果，參見本說明書后面的表1，本發明的仿生固壁劑性能為：低溫低壓濾失量降低率≥30％，巖芯抗壓強度提高率≥8％，巖芯線膨脹降低率≥30％。該仿生固壁劑能夠在頁巖表面形成膠黏能力很強的仿生殼，能有效抑制頁巖水化膨脹、分散和脫落，提高了巖芯抗壓強度，避免了井壁垮塌，保證了鉆井作業安全、高效地進行。同時，該仿生固壁劑在自然條件下能自然緩慢降解，能很好的保護油氣層。
本發明的仿生固壁劑與現有技術比較具有以下有益效果：(1)所述仿生固壁劑能在牢牢的吸附在頁巖表面并形成一層很強的仿生殼，能有效抑制頁巖水化膨脹和分散、剝落；(2)所述仿生固壁劑能使井壁的抗壓強度提高，避免了井壁垮塌；(3)所述仿生固壁劑無毒、無害、自然條件下能自然緩慢降解，能很好的保護油氣層。
綜上所述，本發明解決了現在鉆井過程中井壁易坍塌、鉆井液漏失的問題，同時該仿生固壁劑具有較強的生物降解性，有效降低了對儲層的污染。
具體實施方式
為使本發明的發明目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而非全部實施例。基于發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1：本發明的鉆井液用仿生固壁劑是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.215份，多酚蛋白9.130份，丙烯酰胺3.550份，二甲基二烯丙基氯化銨2.028份，過硫酸鉀0.072份。上述的多酚蛋白選自(購自)湖北遠成賽創科技有限公司生產的商品左旋多巴(左多巴)。
所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.086重量份數(重量單位可以是g)的蒸餾水(蒸餾水約75ml)中溶解9.130重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，攪拌速率為300r/min，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，加熱溫度達到80℃，溶解2h，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液，多酚蛋白含有DOPA分子，具有良好的粘附效果；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.550重量份數的丙烯酰胺和2.028重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，攪拌速率為400r/min，充氮氣30min，保證產品在高溫下仍保持粘附性能；丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％；二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38，得到仿生固壁劑潛在液；③制備仿生固壁劑：將0.072重量份數的過硫酸鉀加入到9.129重量份數的蒸餾水(蒸餾水約9ml)中，過硫酸鉀的純度≥99％(可以達99.5％)，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
實施例2：本發明的鉆井液用仿生固壁劑是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.237份，多酚蛋白9.140份，丙烯酰胺3.561份，二甲基二烯丙基氯化銨2.039份，過硫酸鉀0.083份。
所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.097重量份數的蒸餾水(即取蒸餾水約75ml)中溶解9.140重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，攪拌速率為300r/min，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，加熱溫度達到75℃，溶解3h，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液，多酚蛋白含有DOPA分子，具有良好的粘附效果；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.561重量份數的丙烯酰胺和2.039重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，攪拌速率為400r/min，充氮氣30min，保證產品在高溫下仍保持粘附性能；丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％；二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38，得到仿生固壁劑潛在液；③制備仿生固壁劑：將0.083重量份數的過硫酸鉀加入到9.140重量份數的蒸餾水中，過硫酸鉀的純度≥99％(可以達99.5％)，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
實施例3：本發明的鉆井液用仿生固壁劑是由下述重量配比的原料制成的：蒸餾水85.23份，多酚蛋白9.130份，丙烯酰胺3.56份，二甲基二烯丙基氯化銨2.039份，過硫酸鉀0.08份。
所述的鉆井液用仿生固壁劑的制備方法包括如下工藝步驟：①制備仿生基團溶液：在76.09重量份數的蒸餾水(即取蒸餾水約75ml)中溶解9.130重量份數的多酚蛋白，在常溫下攪拌，攪拌速率為300r/min，然后緩慢加熱攪拌使其充分溶解，加熱溫度達到80℃，溶解2h，多酚蛋白完全溶解后冷卻至室溫得到仿生基團溶液，多酚蛋白含有DOPA分子，具有良好的粘附效果；②制備仿生固壁劑潛在液：向仿生基團溶液中(可以依次)加入3.56重量份數的丙烯酰胺和2.039重量份數的二甲基二烯丙基氯化銨，常溫下攪拌使其溶解，攪拌速率為500r/min，充氮氣25min，保證產品在高溫下仍保持粘附性能；丙烯酰胺含量≥98％，40～20目范圍所占比例為80％～90％，小于20目范圍所占比例為10％～20％；二甲基二烯丙基氯化銨含量(有效含量)為60.06％，pH值為4.38，得到仿生固壁劑潛在液；③制備仿生固壁劑：將0.08重量份數的過硫酸鉀加入到9.14重量份數的蒸餾水中，過硫酸鉀的純度≥99％(可以達99.5％)，然后將其加入到仿生固壁劑潛在液中,緩慢加熱到60℃，保溫4h，冷卻至室溫，所得產物即為鉆井液用仿生固壁劑。
本發明提供了一種鉆井液用仿生固壁劑及其制備方法，其可以通過直接提取貽貝分泌物經改性加工而成。本發明由多酚蛋白經丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和過硫酸鉀改性而成，在高溫下仍保持粘附性能。所述仿生固壁劑含有作為主鏈的羧甲基殼聚糖和接枝在主鏈上的源自多巴胺的基團，所述源自多巴胺的基團如式(2)所示。
本發明的鉆井液用仿生固壁劑在鉆井液體系中的用量根據實際的鉆井地質條件而定，不同區塊的地質條件決定了固壁劑加量的不同，如在我國鄂爾多斯盆地東緣煤層氣鉆井過程中，固壁劑的加量一般為3％-4％(重量百分比)。
以下為本發明的試驗部分：
表1為各實施例制備的仿生固壁劑性能測定結果。
表1各實施例制備的仿生固壁劑性能測定結果
由表1可知：本發明各實施例制備的仿生固壁劑均能達到良好的性能效果。本發明能在牢牢的吸附在頁巖表面并形成一層很強的仿生殼，能有效抑制頁巖水化膨脹和分散、剝落；同時，本發明能使井壁的抗壓強度提高，避免了井壁垮塌；本發明無毒、無害、自然條件下能自然緩慢降解，能很好的保護油氣層。與已有相關的固壁劑相比，本發明(以上各實施例)的制造成本皆降低了20％以上。