本發明涉及一種石油鉆井液助劑，特別是一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。本發明還涉及鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法。
背景技術：
隨著油氣勘探開發的深入，油氣勘探已向深部地層和海上發展，井深逐漸增加，鉆遇地層條件日趨復雜。對于油氣井中的深井或高壓鉆探，所需的鉆井液需要滿足高密度的特性，由于大量固相加重劑的加入，增強了鉆井液內顆粒間的摩擦，鉆井液粘度、切力明顯上升，流動性降低；同時在鉆井過程中，由于地層中的電解質及鉆屑對鉆井液的污染，會引起鉆井液稠化，表現為粘度增高，切力增大，工藝上會出現泵壓升高或蹩壓，鉆具阻力增大，易發生事故，因此通常用鉆井液降粘劑來調節鉆井液的流變性。因此，通常用鉆井液降粘劑來調節鉆井液的流變性。我國從上個世紀開始研究硅基鉆井液,如有機硅腐殖酸,其特性既有高溫穩定性和抑制性,又有降粘降濾失作用；用風化煤經氧化降解再與氯硅烷反應制備了HA-Si系列防塌劑具有很好的熱穩定性,能有效抑制頁巖、鉆屑膨脹與分散作用。但同時也暴露了很多弊端,主要是抗高溫稀釋性能變差,130℃相當的井深鉆井時,處理周期僅維持了3天左右,而且處理用量加大。
發明人檢索到以下相關專利文獻：CN103059821A公開了一種鉆井液稀釋劑復合甲基硅酸鹽的制備方法。包括以下步驟：(1)制備甲基硅酸鹽：在反應器中加入水，然后加入堿，堿溶解后溫度升到70-90℃，加入甲基硅酸，繼續升溫在90-110℃反應生成甲基硅酸鹽；所述的水、甲基硅酸與堿的重量比為1:0.1-0.3:0.2-0.6；(2)制備復合甲基硅酸鹽：向生成的甲基硅酸鹽中加入水玻璃和低分子量聚丙烯酸鹽，充分攪拌均勻后加入有機錫催化劑，在90-120℃反應3-5小時得到有效物含量25-40％液體稀釋劑產品復合甲基硅酸鹽。CN103627374A公開了一種新型高效鉆井液降粘劑，由以下重量百分比的原料組成：共聚物60％-75％、有機硅腐植酸鉀10％-20％、A劑15％-25％，按照上述原料重量配比稱取原料并混合均勻即可。所述的A劑由以下組分的原料組成：低分子量聚丙烯酰胺27-36份、磺化褐煤50-70份、硅烷類偶聯劑3-8份、六偏磷酸鈉2-5份、聚天冬氨酸1.5-3.2份、丙烯酸7-12份、烯丙基磺酸鈉7-12份。
以上這些技術對于如何使鉆井液用降粘劑能夠解決現在鉆井過程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問題，同時還能夠有效抑制頁巖的膨脹和水化，避免井壁垮塌，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，提供一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物，它能夠解決現在鉆井過程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問題，同時它還具有抑制性，能夠有效抑制頁巖的膨脹和水化，避免井壁垮塌，并且該降粘劑硅氟聚合物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，提供一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：
一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物(或者說是作為鉆井液降粘劑用的硅氟聚合物)，其技術方案在于它是由下述重量配比(重量份數)的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種；水玻璃即硅酸鈉水溶液(市場上銷售的商品)。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取24～36重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應釜(反應器)中，高速攪拌40～45分鐘，溫度控制在100～120℃之間，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取16～24重量份數的冷凝水和上述重量配比的堿以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜(反應器)中，高速攪拌10～12分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在80～100℃之間，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在60～80℃之間，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術方案中，優選的技術方案可以是，所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鈉；
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取28重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在100℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取17重量份數的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鈉以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜中，高速攪拌10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在80℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在60℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術方案中，優選的技術方案還可以是，所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鉀；
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取31重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在105℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取19重量份數的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鉀以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜中，高速攪拌10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在85℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在65℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術方案中，優選的技術方案還可以是，所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氨水；
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取32重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在110℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取23重量份數的冷凝水和上述重量配比的氨水以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜中，高速攪拌10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在90℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在70℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術方案中，優選的技術方案還可以是，步驟①中高速攪拌的時間為40分鐘，溫度控制在105～110℃；步驟②中高速攪拌的時間為10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在85～90℃。
本發明的降粘劑硅氟聚合物達到了良好的性能以及良好的效果，可參見本說明書中的表1。本發明的降粘劑硅氟聚合物性能為：180℃±2℃、加量1.5％(重量百分比)條件下降粘率≥75％，200℃±2℃條件下降粘率≥70％。
本發明與現有技術比較具有以下有益效果：(1)本發明的降粘劑硅氟聚合物能夠克服現在鉆井過程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的現象，解決了鉆井液抗高溫的問題，本發明能使鉆井液抗高溫在220℃以上。(2)該降粘劑硅氟聚合物兼具抑制性，有效抑制了頁巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌。(3)本發明的降粘劑硅氟聚合物無毒、無害且能緩慢降解，具有良好的環保性。與已有相關的降粘劑相比，本發明的制造成本降低了20％以上。
綜上所述，本發明解決了現在鉆井過程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問題，同時它還具有抑制性，有效抑制了頁巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌，并且該降粘劑硅氟聚合物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
實施例1：本發明的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鈉。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取28重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在100℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取17重量份數的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鈉以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜中，高速攪拌10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在80℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在60℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
實施例2：本發明的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鉀。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取31重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在105℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取19重量份數的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鉀以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜中，高速攪拌10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在85℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在65℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
實施例3：本發明的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氨水。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱取32重量份數的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其(分別)加入到反應釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在110℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱取23重量份數的冷凝水和上述重量配比的氨水以及甲基硅酸，將其加入到另一個反應釜中，高速攪拌10分鐘，同時打開蒸汽加熱，溫度控制在90℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱取的水玻璃(分別)加入到甲基硅酸溶液中，恒溫攪拌40分鐘，溫度控制在70℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
以上本發明的各實施例中，所述的丙烯酸氟化烷基酯為市場上銷售的商品，所述的丙烯酸氟化烷基酯可以是一種或者一種以上的結構以式(1)表示的化合物的混合物，所述的式(1)如下：
其中，R′＝H、F、或—CH3，Rf表示碳原子數為1～12的烷基中的氫原子被氟原子部分置換或者全部置換的多氟烷基。
以下為本發明的試驗部分
表1為以上各實施例制備的硅氟聚合物性能測定結果，參見表1。
表1各實施例制備的硅氟聚合物性能測定結果
由表1可知：本發明的以上各實施例達到了良好的性能和良好的效果。本發明的降粘劑硅氟聚合物性能為：180℃±2℃、加量1.5％(重量百分比)條件下降粘率≥75％，200℃±2℃條件下降粘率≥70％。
本發明與現有技術比較具有以下有益效果：(1)本發明的降粘劑硅氟聚合物能夠克服現在鉆井過程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的現象，解決了鉆井液抗高溫的問題，本發明能使鉆井液抗高溫在220℃以上。(2)該降粘劑硅氟聚合物兼具抑制性，有效抑制了頁巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌。(3)本發明的降粘劑硅氟聚合物無毒、無害且能緩慢降解，具有良好的環保性。與已有相關的降粘劑相比，本發明(以上各實施例)的制造成本皆降低了20％以上。
綜上所述，本發明解決了現在鉆井過程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問題，同時它還具有抑制性，有效抑制了頁巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌，并且該降粘劑硅氟聚合物具有較強的生物降解性，有效降低了對儲層的污染。
根據上述的實施例對本發明做了詳細描述。需要說明的是，以上實施例僅僅為了舉例本說明而已。在不偏離本發明的精神和實質的前提下，本領域技術人員可以設計出本發明的多種替換方案和改進方案，其均應被理解為在本發明的保護范圍之內。