本发明涉及一种快溶低粘度型钻井液用包被剂的制备方法，属于包被剂制备技术领域。
背景技术：
随着钻井技术的不断发展，盐水钻井液体系较淡水钻井液体系具有更强的抑制性，能够更好地抑制粘土水化，保护井壁稳定，能够更好地实现钻井安全及油气层保护。包被剂作为盐水体系中重要组成部分，其抗盐能力、盐水中粘土吸附能力及包被抑制粘土水化能力能够很大程度上决定盐水钻井液的好坏。包被剂作为水基钻井液的一个重要组成部分已经得到了广泛应用，其作用是在页岩和钻屑表面形成保护膜，包被并抑制钻屑水化分散，避免钻屑膨胀增稠，防止相互粘结而增加过筛阻力。
目前，常用油田钻井液体系使用的聚丙烯酰胺包被剂分子量较高，分子量为600～1400万，此类包被剂具有包被钻屑，防止钻屑水化分散的能力，但高分子量的包被剂在使用时造成体系粘度升高，并容易出现过度絮凝的现象，造成泥浆滤失量增大，泥浆稳定性不足；且由于分子量大，颗粒或粉末状包被剂溶解时容易相互结成难以溶解的团块，完全溶解耗时长，速度慢，严重影响施工进度。同时，页岩、钻屑以及粘土表面存在大量硅羟基，一般聚丙烯酰胺类包被剂分子结构中缺少能与之产生相互作用的基团，包被抑制效果有待进一步加强。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对传统的包被剂粘度过高，易造成絮凝的现象，且完全溶解耗时长，速度慢，影响施工进度的问题，提供了一种通过提取青芋凝胶，经三甲胺溶液与氢氧化钠复合阳离子改性，干燥固化并负载至微囊藻颗粒中，通过微囊藻颗粒在水中优异的分散性，崩解后快速溶解分散，阳离子改性的青芋凝胶包覆至钻屑表面，形成有效包覆的方法。本发明首先将新鲜微囊藻除杂、干燥和碾磨，得到微囊藻粉末，再利用无水乙醇提取去皮青芋，收集得青芋提取粉末，再将其青芋提取粉末与水混合并超声分散后，与三甲胺溶液、氢氧化钠溶液混合，在冰水浴条件下反应，制备得改性粉末，最后将微囊藻粉末与改性粉末等物质进行混合球磨即可。本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂在使用过程中具有低粘度的特性，不易出现絮凝的现象，且完全溶解耗时短，速度快，加快了施工进度，具有广阔的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）选取新鲜微囊藻，按质量比1:5，将其与去离子水搅拌混合，在4500～5000r/min下离心分离并收集上层微囊藻，在85～90℃下干燥3～5h后，将干燥微囊藻置于球磨罐中，在350～400r/min下碾磨2～3h，随后过200目筛，制备得微囊藻粉末，备用；
（2）按质量比1:10，将去皮青芋与去离子水搅拌混合并置于85～90℃下水浴加热2～3h，随后静置冷却至室温，收集混合液并置于均质机中，均质处理25～30min后，过滤并收集滤液，按体积比1:1，将滤液与无水乙醇搅拌混合，在室温下陈化3～5h后，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并碾磨，制备得青芋提取粉末；
（3）按质量比1:10，将上述制备的青芋提取粉末与去离子水搅拌混合并置于三角烧瓶中，在200～300W下超声分散10～15min后，收集得混合分散液，随后按重量份数计，分别称量45～50份混合分散液、20～25份0.5mol/L三甲胺溶液和5～10份1mol/L氢氧化钠溶液置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应3～5h后，过滤并收集滤饼，用乙酸乙酯洗涤滤饼3～5次后，真空冷冻干燥并碾磨过100目筛，制备得改性粉末；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份步骤（1）制备的微囊藻粉末、10～15份上述制备的改性粉末、1～2份硫酸铵和2～3份十二烷基硫酸钠置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，随后过120目筛并置于75～80℃下干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种快溶低粘度型钻井液用包被剂。
本发明的应用方法：将本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂添加至钻井液中，控制添加的量为钻井液质量的0.2～0.7%，并对其进行搅拌混合均匀，得到混合钻井液，并按常规注入方法，将混合钻井液注入井中即可。经检测，本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂表观粘度为25～29mPa·s，塑性粘度为21～25mPa·s，溶解耗时短，只需3～5min即可完全溶解，且使用后钻屑滚动回收率达到89%以上。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂在使用过程中具有低粘度的特性，不易出现絮凝的现象，表观粘度为25～29mPa·s，塑性粘度为21～25mPa·s；
（2）本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂溶解速率快，只需3～5min即可完全溶解，加快了施工进度，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
首先选取新鲜微囊藻，按质量比1:5，将其与去离子水搅拌混合，在4500～5000r/min下离心分离并收集上层微囊藻，在85～90℃下干燥3～5h后，将干燥微囊藻置于球磨罐中，在350～400r/min下碾磨2～3h，随后过200目筛，制备得微囊藻粉末，备用；按质量比1:10，将去皮青芋与去离子水搅拌混合并置于85～90℃下水浴加热2～3h，随后静置冷却至室温，收集混合液并置于均质机中，均质处理25～30min后，过滤并收集滤液，按体积比1:1，将滤液与无水乙醇搅拌混合，在室温下陈化3～5h后，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并碾磨，制备得青芋提取粉末；再按质量比1:10，将上述制备的青芋提取粉末与去离子水搅拌混合并置于三角烧瓶中，在200～300W下超声分散10～15min后，收集得混合分散液，随后按重量份数计，分别称量45～50份混合分散液、20～25份0.5mol/L三甲胺溶液和5～10份1mol/L氢氧化钠溶液置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应3～5h后，过滤并收集滤饼，用乙酸乙酯洗涤滤饼3～5次后，真空冷冻干燥并碾磨过100目筛，制备得改性粉末；最后按重量份数计，分别称量45～50份制备的微囊藻粉末、10～15份上述制备的改性粉末、1～2份硫酸铵和2～3份十二烷基硫酸钠置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，随后过120目筛并置于75～80℃下干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种快溶低粘度型钻井液用包被剂。
实例1
首先选取新鲜微囊藻，按质量比1:5，将其与去离子水搅拌混合，在5000r/min下离心分离并收集上层微囊藻，在90℃下干燥5h后，将干燥微囊藻置于球磨罐中，在400r/min下碾磨3h，随后过200目筛，制备得微囊藻粉末，备用；按质量比1:10，将去皮青芋与去离子水搅拌混合并置于90℃下水浴加热3h，随后静置冷却至室温，收集混合液并置于均质机中，均质处理30min后，过滤并收集滤液，按体积比1:1，将滤液与无水乙醇搅拌混合，在室温下陈化5h后，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并碾磨，制备得青芋提取粉末；再按质量比1:10，将上述制备的青芋提取粉末与去离子水搅拌混合并置于三角烧瓶中，在300W下超声分散15min后，收集得混合分散液，随后按重量份数计，分别称量50份混合分散液、25份0.5mol/L三甲胺溶液和10份1mol/L氢氧化钠溶液置于三口烧瓶中，在5℃下冰水浴反应5h后，过滤并收集滤饼，用乙酸乙酯洗涤滤饼5次后，真空冷冻干燥并碾磨过100目筛，制备得改性粉末；最后按重量份数计，分别称量50份制备的微囊藻粉末、15份上述制备的改性粉末、2份硫酸铵和3份十二烷基硫酸钠置于球磨罐中，在300r/min下球磨5h，随后过120目筛并置于80℃下干燥8h，静置冷却至室温，即可制备得一种快溶低粘度型钻井液用包被剂。
将本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂添加至钻井液中，控制添加的量为钻井液质量的0.7%，并对其进行搅拌混合均匀，得到混合钻井液，并按常规注入方法，将混合钻井液注入井中即可。经检测，本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂表观粘度为29mPa·s，塑性粘度为25mPa·s，溶解耗时短，只需5min即可完全溶解，且使用后钻屑滚动回收率达到90%。
实例2
首先选取新鲜微囊藻，按质量比1:5，将其与去离子水搅拌混合，在4500r/min下离心分离并收集上层微囊藻，在85℃下干燥3h后，将干燥微囊藻置于球磨罐中，在350r/min下碾磨2h，随后过200目筛，制备得微囊藻粉末，备用；按质量比1:10，将去皮青芋与去离子水搅拌混合并置于85℃下水浴加热2h，随后静置冷却至室温，收集混合液并置于均质机中，均质处理27min后，过滤并收集滤液，按体积比1:1，将滤液与无水乙醇搅拌混合，在室温下陈化4h后，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并碾磨，制备得青芋提取粉末；再按质量比1:10，将上述制备的青芋提取粉末与去离子水搅拌混合并置于三角烧瓶中，在200W下超声分散10min后，收集得混合分散液，随后按重量份数计，分别称量45份混合分散液、20份0.5mol/L三甲胺溶液和5份1mol/L氢氧化钠溶液置于三口烧瓶中，在0℃下冰水浴反应3h后，过滤并收集滤饼，用乙酸乙酯洗涤滤饼3次后，真空冷冻干燥并碾磨过100目筛，制备得改性粉末；最后按重量份数计，分别称量45份制备的微囊藻粉末、10份上述制备的改性粉末、1份硫酸铵和2份十二烷基硫酸钠置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，随后过120目筛并置于75℃下干燥6h，静置冷却至室温，即可制备得一种快溶低粘度型钻井液用包被剂。
将本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂添加至钻井液中，控制添加的量为钻井液质量的0.2%，并对其进行搅拌混合均匀，得到混合钻井液，并按常规注入方法，将混合钻井液注入井中即可。经检测，本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂表观粘度为25mPa·s，塑性粘度为21mPa·s，溶解耗时短，只需3min即可完全溶解，且使用后钻屑滚动回收率达到92%。
实例3
首先选取新鲜微囊藻，按质量比1:5，将其与去离子水搅拌混合，在4700r/min下离心分离并收集上层微囊藻，在87℃下干燥4h后，将干燥微囊藻置于球磨罐中，在370r/min下碾磨2h，随后过200目筛，制备得微囊藻粉末，备用；按质量比1:10，将去皮青芋与去离子水搅拌混合并置于87℃下水浴加热2h，随后静置冷却至室温，收集混合液并置于均质机中，均质处理27min后，过滤并收集滤液，按体积比1:1，将滤液与无水乙醇搅拌混合，在室温下陈化4h后，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并碾磨，制备得青芋提取粉末；再按质量比1:10，将上述制备的青芋提取粉末与去离子水搅拌混合并置于三角烧瓶中，在250W下超声分散12min后，收集得混合分散液，随后按重量份数计，分别称量47份混合分散液、22份0.5mol/L三甲胺溶液和7份1mol/L氢氧化钠溶液置于三口烧瓶中，在3℃下冰水浴反应4h后，过滤并收集滤饼，用乙酸乙酯洗涤滤饼4次后，真空冷冻干燥并碾磨过100目筛，制备得改性粉末；最后按重量份数计，分别称量47份制备的微囊藻粉末、12份上述制备的改性粉末、1份硫酸铵和2份十二烷基硫酸钠置于球磨罐中，在270r/min下球磨4h，随后过120目筛并置于77℃下干燥7h，静置冷却至室温，即可制备得一种快溶低粘度型钻井液用包被剂。
将本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂添加至钻井液中，控制添加的量为钻井液质量的0.5%，并对其进行搅拌混合均匀，得到混合钻井液，并按常规注入方法，将混合钻井液注入井中即可。经检测，本发明制备的快溶低粘度型钻井液用包被剂表观粘度为26mPa·s，塑性粘度为24mPa·s，溶解耗时短，只需4min即可完全溶解，且使用后钻屑滚动回收率达到91%。