本发明涉及石油钻井领域，尤其涉及一种钻井液用抑制剂及其应用。
背景技术
钻井液是钻井工程中的一种重要流体，它直接关系到钻井的安全与质量。而随着人们对生态环境的愈加重视，钻井液的处理方式从早期的直接排放、固化掩埋，到现在的回收利用，钻井液逐渐朝着生态环保的方向发展，生态钻井液应运而生。
抑制剂是生态钻井液中的一种重要材料。钻井过程中产生的钻屑容易造成钻井液增稠，密度增大，进而导致压漏地层等问题。钻井液中的抑制剂起到抑制钻井液变稠，使钻井过程能够顺利进行的作用。目前市场上常见的抑制剂主要包括氯化钾或聚胺等。但是现有技术中钻井液用抑制剂存在不能降解，污染环境的问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种钻井液用抑制剂及其应用。本发明提供的钻井液用抑制剂具有自然降解可液化的优点，解决了现有技术中钻井液用抑制剂不能降解的问题。
本发明提供了一种钻井液用抑制剂，以质量份计，包括以下组分：
优选的，所述钻井液用抑制剂包括以下组分：
优选的，所述氨基酸包括谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。
优选的，所述氨基酸中，以所述谷氨酸的用量为20～40质量份计，所述天冬氨酸为30～40质量份，所述甘氨酸为10～20质量份，所述天冬酰胺为10～20质量份，所述谷氨酰胺为10～20质量份。
优选的，所述胆碱包括2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和/或氯化胆碱。
优选的，当所述胆碱包括2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱时，所述2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱的质量比为10～25:20～40。
优选的，所述氨基酸、胆碱、硫酸钾、尿素和磷酸氢二钙中重金属含量独立地低于90mg/kg。
本发明提供了上述技术方案所述钻井液用抑制剂在钻井液中的应用，所述抑制剂在钻井液中的质量分数为0.5％～3.0％。
优选的，所述抑制剂在钻井液中的质量分数为2.0％～2.5％。
优选的，所述钻井液为生态钻井液。
本发明提供的抑制剂以质量份计，包括10～30质量份氨基酸、5～10质量份胆碱、5～20质量份硫酸钾、5～10质量份尿素和5～20质量份磷酸氢二钙。本发明提供的钻井液用抑制剂含有大量的胺基、钾、钙等离子，作为钻井液，具有很好的抑制性能，能够满足钻井液在钻探过程中对抑制性的要求，提高井壁稳定，防止泥岩分散。本发明所述抑制剂的原料均为可降解物质，能够使钻井液具有较好的生物降解性能。如本发明实施例所示，本发明提供的钻井液bod/cod值较高，达52～56，生物降解性能较好，使得本发明提供的抑制剂可以应用在生态钻井液中。
另外，本发明提供的钻井液用抑制剂含有大量的对土地有益的氮、磷、钾等有机质成分，尤其是天冬氨酸更是能够进一步的防止水分、肥效的流失，使含有本申请所述抑制剂的钻井液可应用于盐碱地改良，提高土壤的肥效。
具体实施方式
本发明提供了一种钻井液用抑制剂，以质量份计，包括以下组分：
在本发明中，如无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品。
以质量份计，本发明提供的钻井液用抑制剂包括10～30份氨基酸，优选为15～25份，进一步优选为18～23份，更优选为20～22份。在本发明中，所述氨基酸中的胺基可中和黏土所带负电荷而起到稳定井壁的作用。
在本发明中，所述氨基酸优选包括谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。在本发明所述氨基酸中，以谷氨酸为20～40质量份计，所述天冬氨酸为30～40质量份，所述甘氨酸为10～20质量份，所述天冬酰胺为10～20质量份，所述谷氨酰胺为10～20质量份。
在本发明中，以质量份计，所述氨基酸优选包括20～40份的谷氨酸，进一步优选为25～35份，更优选为30～32份。
在本发明中，以所述谷氨酸的质量份为基准，所述氨基酸优选包括30～40质量份的天冬氨酸，进一步优选为32～38份，更优选为34～36份。
在本发明中，以所述谷氨酸的质量份为基准，所述氨基酸优选包括10～20质量份的甘氨酸，进一步优选为12～18份，更优选为14～16份。
在本发明中，以所述谷氨酸的质量份为基准，所述氨基酸优选包括10～20质量份天冬酰胺，进一步优选为12～18份，更优选为14～16份。
在本发明中，以所述谷氨酸的质量份为基准，所述氨基酸优选包括10～20质量份谷氨酰胺，进一步优选为12～18份，更优选为14～16份。
本发明优选将氨基酸的组分和用量控制在上述范围内，通过不同分子量的氨基酸共同作用，有利于弥补单独抑制剂抑制效果单一的问题，从而使本发明提供的抑制剂具有较好的抑制性能。
以所述氨基酸的质量份为基准，本发明提供的钻井液用抑制剂包括5～10份胆碱，优选为6～9份，进一步优选为7～8份。
在本发明中，所述胆碱优选包括2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和/或氯化胆碱。当所述胆碱优选包括2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱时，所述2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱的质量比优选为10～25:20～40，进一步优选为15～20:25～35。本发明优选将胆碱的组分和用量控制在上述范围内，有利于更好的中和黏土负电性，同时吸附在黏土表面，减小水分子对黏土的作用，配制成钻井液后，钻井液与土壤混合可提高土壤中氮磷钾的含量。
以所述氨基酸的质量份为基准，本发明提供的钻井液用抑制剂包括5～20份硫酸钾，优选为10～15份，进一步优选为12～14份。在本发明中，所述硫酸钾提供的钾离子能够有效压缩黏土双电层厚度，减小δ电位，起到稳定岩石的作用，配制成钻井液后，钻井液与土壤混合可提高土壤中钾的含量。
以所述氨基酸的质量份为基准，本发明提供的钻井液用抑制剂包括5～10份尿素，优选为6～9份，进一步优选为7～8份。在本发明中，所述尿素能够很好地中和黏土负电性，同时尿素能够吸附在黏土表面，减小水分子对黏土的作用，配制成钻井液后，钻井液与土壤混合可提高土壤中氮的含量。
以所述氨基酸的质量份为基准，本发明提供的钻井液用抑制剂包括5～20份磷酸氢二钙，优选为10～15份，进一步优选为12～14份。在本发明中，所述磷酸氢二钙中的钙离子可有效抑制黏土水化分散及泥页岩的水化膨胀，同时配制成钻井液后，钻井液与土壤混合可提高土壤中磷的含量。
本发明将钻井液用抑制剂的组成和用量控制在上述范围，钾离子和铵根离子可以压缩岩石表面扩散双电层的厚度，在此基础上氨基酸及胆碱可以进入黏土层间抑制水分子的吸附，在上述原料的共同作用下，本发明提供的抑制剂具有较好的抑制性能，在钻井过程中，能够有效抑制泥页岩水化膨胀及分散造浆，提高井壁稳定性；另外，本发明抑制剂的原料为可降解物质，使得本发明提供的抑制剂具有自然降解可液化的优点。
在本发明中，所述氨基酸、胆碱、硫酸钾、尿素和磷酸氢二钙中重金属含量优选独立地低于90mg/kg，进一步优选独立地低于85mg/kg。本发明优选将氨基酸、胆碱、硫酸钾、尿素和磷酸氢二钙中重金属含量控制在上述范围内，有利于使本发明提供的钻井液用抑制剂具有较低的生物毒性，进而有利于本发明提供的钻井液用抑制剂可以作为土壤改良剂应用在盐碱地改良中。
在本发明中，上述技术方案所述钻井液用抑制剂的制备方法优选包括以下步骤：
将氨基酸、胆碱、硫酸钾、尿素和磷酸氢二钙混合，得到钻井液用抑制剂。
本发明对混合的方式没有特别限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。
本发明提供了上述技术方案所述钻井液用抑制剂在钻井液中的应用。在本发明中，所述抑制剂在钻井液中的质量分数为0.5％～3.0％，优选为2.0％～2.5％。本发明对所述钻井液中的抑制剂以外的其他组分没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
本发明提供的钻井液用抑制剂中含有大量对土地有益的氮、磷、钾等有机质成分，尤其是天冬氨酸能够有效地防止水分和肥效的流失，使得含有本申请所述抑制剂的钻井液可用于盐碱地改良，提高土壤的肥效。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
将10质量份氨基酸、5质量份胆碱、5质量份硫酸钾、5质量份尿素和5质量份磷酸氢二钙混合，得到钻井液用抑制剂。
其中氨基酸由20质量份谷氨酸、30质量份天冬氨酸、10质量份甘氨酸、10质量份天冬酰胺和10质量份谷氨酰胺混合而成。
其中胆碱由质量比为10:20的2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱混合而成。
实施例2：
将30质量份氨基酸、10质量份胆碱、20质量份硫酸钾、10质量份尿素和20质量份磷酸氢二钙混合，得到钻井液用抑制剂。
其中氨基酸由40质量份谷氨酸、40质量份天冬氨酸、20质量份甘氨酸、20质量份天冬酰胺和20质量份谷氨酰胺混合而成。
其中胆碱由质量比为25:40的2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱混合而成。
实施例3：
将30质量份氨基酸、5质量份胆碱、15质量份硫酸钾、5质量份尿素和5质量份磷酸氢二钙混合，得到钻井液用抑制剂。
其中氨基酸由40质量份谷氨酸、30质量份天冬氨酸、10质量份甘氨酸、10质量份天冬酰胺和20质量份谷氨酰胺混合而成。
其中胆碱由质量比为15:20的2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱混合而成。
实施例4：
将15质量份氨基酸、7质量份胆碱、10质量份硫酸钾、10质量份尿素和10质量份磷酸氢二钙混合，得到钻井液用抑制剂。
其中氨基酸由25质量份谷氨酸、35质量份天冬氨酸、15质量份甘氨酸、15质量份天冬酰胺和10质量份谷氨酰胺混合而成。
其中胆碱由质量比为20:25的2-羟基-n,n,n,-三甲基乙铵和氯化胆碱混合而成。
对比例1：
以氯化钾为钻井液用抑制剂。
对比例2：
以聚胺为钻井液用抑制剂。
对实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂的抑制性能进行测试，测试方法为：将淡水和钠膨润土按照1:20％的比例混合，得到基浆，在每升基浆中加入20g抑制剂，得到混合物，测试混合物的流变性能；然后将混合物在100℃热滚16小时，测试滚后混合物的流变性能。测试结果如表1所示。
表1实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂的流变性能
由表1测试结果可知，本发明提供的抑制剂能够抑制粘土水化造浆，本发明提供的抑制剂与基浆混合后得到的混合物粘度较小，说明本发明提供的抑制剂具有较好的抑制性能。
对实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂的防膨率进行测试，测试方法为：在1l水中分别加入上述实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂配成溶液，将钠膨润土在2000psi压力下压10min成饼后，放入膨胀量测试仪中，加入上述抑制剂所配溶液进行测试，测试结果如表2所示。
表2实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂的防膨率
由表2测试结果可知，本发明提供的抑制剂在钠膨润土中具有较好的抑制膨润土水化造浆的能力，防膨率可达90％以上，高于氯化钾和聚胺抑制剂的防膨率。
对实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂组成的钻井液性能进行测试，测试方法为：将淡水、土粉、碳酸钾、流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、包被剂、防塌封堵剂和重晶石混合，得到钻井液。其中土粉为原生态土，抑制剂为上述实施例1～4以及对比例1～2所述抑制剂，包被剂为大分子聚合物，防塌封堵剂为大分子有机物；另外，土粉、碳酸钾、流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、包被剂、防塌封堵剂和重晶石在钻井液中的的质量分数依次为3.0％、0.3％、0.4％、2.0％、2.0％、0.1％、2.0％和20％。测试钻井液的基本性能，测试结果如表3所示。
表3实施例1～3以及对比例1～2的抑制剂组成的钻井液的性能
在本发明中，所述φ3指的是六速旋转粘度计3转读数，无量纲。
在本发明中，所述低压低温压失水指的是0.7mpa、25℃、30min的压失水体积；所述高压高温压失水指的是3.5mpa、100℃、30min的压失水体积。
在本发明中，所述bod/cod指的是5日生物需氧量与5日生化需氧量的比值。
在本发明中，所述生物毒性采用发光细菌法测得。
由表3测试结果可知，本发明提供的抑制剂应用在钻井液中，能够满足钻井液的要求。而且本发明提供的抑制剂的bod/cod的值较高，可达52～56，具有较好的生物降解性。
对实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂对盐碱地的改良效果进行测试，以未添加抑制剂的盐碱地土壤为空白，在此基础上分别将抑制剂与盐碱地土壤以10g:1kg的比例混合，得到混合物，测试混合物的理化性能。
表4实施例1～4以及对比例1～2的抑制剂对盐碱地土壤的改良效果
由表4测试结果可知，本发明提供的抑制剂能够提高土壤中有机质、有效氮、有效磷和有效钾的含量，由此可以说明，本发明提供的抑制剂可作为土壤改良剂应用在盐碱地改良中。
综上所述，本发明提供的抑制剂具有较好的抑制性能，能够有效抑制粘土水化造浆，而且本发明提供的抑制剂在钠膨润土中的防膨率较高可达90％以上；另外，本发明提供的抑制剂应用在钻井液中，能够满足钻井液的基本要求；而且本发明提供的抑制剂bod/cod值较高，生物降解性能较好，生态环保，不污染环境。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。