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適用于煤層氣井的鉆井液添加劑組合物及其應(yīng)用和水基鉆井液及其應(yīng)用的制作方法與工藝

文檔序號:12296031閱讀:535來源:國知局
本發(fā)明涉及石油工業(yè)的鉆井領(lǐng)域,具體地,涉及一種適用于煤層氣井的鉆井液添加劑組合物及其應(yīng)用和水基鉆井液及其應(yīng)用。

背景技術(shù):
我國煤層氣儲(chǔ)量豐富,但尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化開發(fā),其中一個(gè)重要的原因在于煤層氣儲(chǔ)層具有高敏感特性,在鉆井過程中易被外來流體、固相污染,從而堵塞煤層氣滲流裂縫通道,導(dǎo)致影響煤層氣解吸附,出氣量大幅下降。在泡沫鉆井液技術(shù)以及欠平衡鉆井技術(shù)尚未高度普及的情況下,目前鉆煤層氣井可采用無固相鹽水鉆井液技術(shù),即不使用膨潤土、重晶石、以及其余固相顆粒,且通過添加鹽類(例如KCl、NaCl等)進(jìn)行加重所得的鹽水鉆井液,但是目前仍未開發(fā)得到能夠?qū)γ簩託饩哂休^高適應(yīng)性的無固相鹽水鉆井液。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠較好地適用于煤層氣井鉆井的鉆井液添加劑組合物及其應(yīng)用和水基鉆井液及其應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種適用于煤層氣井的鉆井液添加劑組合物,該組合物含有增粘提切劑、包被劑和降濾失劑,其中:所述增粘提切劑為含有式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元的共聚物,其中:其中,R1、R1'、R2、R2'、R5、R5'、R4和各個(gè)R7各自獨(dú)立地選自H和C1-C8的烷基;R3、R6和R8各自獨(dú)立地選自C0-C8的亞烷基;X選自-NH-或-O-;n為1-4的整數(shù);所述包被劑為梳型多糖類化合物,所述梳型多糖類化合物的側(cè)鏈由下式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供,其中,所述磺化多糖類化合物為磺化的淀粉、磺化的纖維素類化合物或磺化的黃原膠:其中,L1、L1'、L2和L2'各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基;所述降濾失劑為納晶纖維素。本發(fā)明還提供了上述組合物作為鉆井液中的添加劑的應(yīng)用。本發(fā)明還提供了含有上述組合物的水基鉆井液。本發(fā)明還提供了上述水基鉆井液在煤層氣井鉆井中的應(yīng)用。本發(fā)明的組合物,通過上述增粘提切劑、包被劑和降濾失劑的配合作用,能夠在用于無固相的鹽水鉆井液中作為添加劑,使得該鹽水鉆井液獲得機(jī)械鉆速高(因?yàn)闊o固相,機(jī)械隨鉆阻礙小)、較低殘?jiān)实膬?yōu)點(diǎn),可以達(dá)到煤層氣井的高效鉆井以及對煤層氣儲(chǔ)層的低傷害的目的。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。具體實(shí)施方式以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值,這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說,各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間,以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍,這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。本發(fā)明提供一種適用于煤層氣井的鉆井液添加劑組合物,該組合物含有增粘提切劑、包被劑和降濾失劑,其中:所述增粘提切劑為含有式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元的共聚物,其中:其中,R1、R1'、R2、R2'、R5、R5'、R4和各個(gè)R7各自獨(dú)立地選自H和C1-C8的烷基;R3、R6和R8各自獨(dú)立地選自C0-C8的亞烷基;X選自-NH-或-O-;n為1-4的整數(shù);所述包被劑為梳型多糖類化合物,所述梳型多糖類化合物的側(cè)鏈由下式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供,其中,所述磺化多糖類化合物為磺化的淀粉、磺化的纖維素類化合物或磺化的黃原膠:其中,L1、L1'、L2和L2'各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基;所述降濾失劑為納晶纖維素。根據(jù)本發(fā)明,上述組合物在添加入鉆井液中,在無固相存在下,即可用于煤層氣井的鉆井中,其主要原因是各組合物能在無膨潤土的鹽水環(huán)境中發(fā)揮良好協(xié)同作用,如此通過本發(fā)明的組合物的各個(gè)成分之間的配合作用,在用于煤層氣井的鉆井中可達(dá)到高機(jī)械鉆速、低儲(chǔ)層傷害的效果。為了能夠更好地發(fā)揮各個(gè)成分之間的配合作用,優(yōu)選情況下,所述增粘提切劑、包被劑和降濾失劑的重量比為100:5-50:100-300,優(yōu)選為100:6-30:120-200,更優(yōu)選為100:7-25:150-180。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物能夠在鹽水中充分展開分子鏈,并相互纏繞形成高強(qiáng)度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),從而即便是在鹽水鉆井液體系中表現(xiàn)出良好的增粘提切性能。即便是在較高的溫度下,該共聚物提供的增粘效果也能夠有效地提升鹽水鉆井液體系的表觀粘度、動(dòng)切力與靜切力。從而通過與本發(fā)明的組合物的其他必要成分一起,添加入鹽水鉆井液中,能夠在無需固相成分下,用于煤層氣井的鉆井中,達(dá)到機(jī)械鉆速高、較低殘?jiān)实男Ч?,以?shí)現(xiàn)煤層氣井的高效鉆井以及對煤層氣儲(chǔ)層的低傷害。根據(jù)本發(fā)明,其中,上述C1-C8的烷基例如可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、正己基、正庚基、正壬基等。上述C0-C8的亞烷基例如可以為C0的亞烷基、上述C1-C8的烷基所形成的亞烷基。其中,C0的亞烷基可以認(rèn)為僅是連接鍵或不存在,該基團(tuán)兩端的基團(tuán)將直接相連。為了能夠更好地發(fā)揮所述共聚物作為提切劑的作用,優(yōu)選情況下,作為所述增粘提切劑的共聚物中,R1、R1'、R2、R2'、R5、R5'、R4和各個(gè)R7各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基;R3、R6和R8各自獨(dú)立地選自C0-C6的亞烷基;n為1-3的整數(shù)。更優(yōu)選地,R1、R1'、R2、R2'、R5、R5'和R4各自獨(dú)立地選自H和C1-C4的烷基;各個(gè)R7各自獨(dú)立地選自C1-C6的烷基;R3選自C0-C4的亞烷基;R6和R8各自獨(dú)立地選自C1-C6的亞烷基。更進(jìn)一步優(yōu)選地,R1、R1'、R2、R2'、R5、R5'和R4各自獨(dú)立地選自H、甲基、乙基、正丙基、異丙基和正丁基;各個(gè)R7各自獨(dú)立地選自甲基、乙基、正丙基、異丙基和正丁基;R3選自C0的亞烷基、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH(CH3)-或-CH2-(CH2)2-CH2-;R6和R8各自獨(dú)立地選自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-(CH2)2-CH2-、-CH2-CH(CH3)-CH2-、-C(CH3)2-CH2-、-CH2-C(CH3)2-、-CH2-(CH2)3-CH2-和-CH2-(CH2)4-CH2-。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物中,優(yōu)選情況下,所述共聚物的重均分子量為1,000,000-6,000,000g/mol,更優(yōu)選為2,000,000-5,500,000g/mol,更進(jìn)一步優(yōu)選為2,500,000-5,000,000g/mol,更優(yōu)選為3,000,000-4,500,000g/mol,例如為3,000,000-4,000,000g/mol。當(dāng)該共聚物的重均分子量在上述范圍內(nèi)時(shí),特別是在3,000,000-4,500,000g/mol范圍時(shí),所得的聚合物能夠更好地用作提切劑,能夠在鹽水鉆井液中保持較好的抗鹽和抗溫性能。所述共聚物的分子量分布系數(shù)例如可以為1.2-4,優(yōu)選為1.5-3。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物中,盡管所述共聚物含有的式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元的量可以在較寬的范圍內(nèi)變動(dòng),但是出于優(yōu)化所得的共聚物的增粘、抗鹽和抗溫性能考慮,優(yōu)選情況下,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為10-40:1-10:1,更優(yōu)選為15-30:2-5:1,更進(jìn)一步優(yōu)選為18-25:3-4:1。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物中,所述共聚物應(yīng)當(dāng)理解為是一種線性的共聚物,可以是無規(guī)的、嵌段的、交替的,但是通常應(yīng)當(dāng)理解為是一種線性無規(guī)共聚物。盡管所述共聚物還可以包括一些不影響其作為提切劑性能的其他結(jié)構(gòu)單元,但是應(yīng)當(dāng)理解的是,方便起見,所述共聚物由式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成,但是末端基團(tuán)并無特別限定,但是通常情況下為氫。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)的方法制得,只要能夠與本發(fā)明的組合物的其他成分配合,在用于鹽水鉆井液中時(shí)發(fā)揮較好的增粘提切作用,以適于煤層氣井的鉆井即可。優(yōu)選情況下,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法包括:在含水溶劑中,在自由基引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑存在下,將式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物進(jìn)行自由基聚合反應(yīng),其中,其中,上述方法中的單體涉及的各個(gè)取代基如上文中所描述的,在此不再贅述。式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物也可以根據(jù)上文中所描述的共聚物的具體的結(jié)構(gòu)單元種類進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇。其中,式(1')所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為以下式所示的化合物中的一種或多種:式(1'-1)中:R1和R1'為H(也稱作丙烯酰胺);式(1'-2)中:R1為甲基,R1'為H(也稱作甲基丙烯酰胺);式(1'-3)中:R1為乙基,R1'為H(也稱作乙基丙烯酰胺);式(1'-4)中:R1為H,R1'為甲基(也稱作2-丁烯酰胺)。其中,式(2')所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為以下式所示的化合物中的一種或多種:式(2'-1)中:R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=2(也稱作N-乙烯基吡咯烷酮);式(2'-2)中:R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=1;式(2'-3)中:R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=3;式(2'-4)中:R4、R2和R2'為H,R3選自-CH2-,n=2;式(2'-5)中:R4、R2和R2'為H,R3選自-CH2-,n=1;式(2'-6)中:R4、R2和R2'為H,R3選自-CH2-,n=3。其中,式(3')所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為以下式所示的化合物中的一種或多種:式(3'-1)中:R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-(也稱作3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]丙基-1-磺酸鹽);式(3'-2)中:R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH(CH3)-CH2-(也稱作3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]異丁基-1-磺酸鹽);式(3'-3)中:R5和R5'為H,X選自-NH-,R6選自-CH2-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-(也稱作[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氫氧化銨);式(3'-4)中:R5和R5'為H,X選自-NH-,R6選自-CH2-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-(CH2)2-CH2-(也稱作[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丁基)氫氧化銨);式(3'-5)中:R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH(CH3)2-CH2-(也稱作3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]叔丁基-1-磺酸鹽)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,上述單體的用量可以根據(jù)所需的共聚物的結(jié)構(gòu)單元的占比和分子量進(jìn)行選擇,優(yōu)選情況下,式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物的摩爾比為10-40:1-10:1,更優(yōu)選為15-30:2-5:1,更進(jìn)一步優(yōu)選為18-25:3-4:1,例如為20-25:3-4:1。為了適于所述自由基聚合反應(yīng)的進(jìn)行,以及合理地控制所得的共聚物分子量,優(yōu)選情況下,相對于1mol的式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物的摩爾總量,所述含水溶劑的用量為400-1000mL,優(yōu)選為400-600mL。其中,所述含水溶劑可以是單獨(dú)的水,也可以是混溶有一些不影響本發(fā)明的反應(yīng)的溶質(zhì)(例如為氯化鈉、氯化鉀、溴化鈉、溴化鉀等中的一種或多種)的水的混合物,當(dāng)然優(yōu)選為水。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,所述自由基聚合反應(yīng)可以采用本領(lǐng)域常規(guī)采用的多種自由基引發(fā)劑來進(jìn)行引發(fā),但是考慮到上述單體之間的反應(yīng)性,優(yōu)選情況下,所述自由基引發(fā)劑為4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽和偶氮二異丁基咪唑啉鹽酸鹽中的一種或多種。所述自由基引發(fā)劑的用量可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng),優(yōu)選地,相對于1mol的式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物的摩爾總量,所述自由基引發(fā)劑的用量為0.1-0.2mmol,優(yōu)選為0.11-0.14mmol。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,所述鏈轉(zhuǎn)移劑可以采用本領(lǐng)域常規(guī)采用的多種鏈轉(zhuǎn)移劑,但是考慮到能夠得到更為合適的分子量的共聚物,優(yōu)選情況下,所述鏈轉(zhuǎn)移劑選自甲酸鈉、乙酸鈉、氫氧化銨和尿素中的一種或多種,更優(yōu)選為甲酸鈉和/或乙酸鈉。所述鏈轉(zhuǎn)移劑的用量可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng),優(yōu)選地,相對于1mol的式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物的摩爾總量,所述鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為0.1-0.2mmol,優(yōu)選為0.13-0.15mmol。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,優(yōu)選情況下,所述自由基聚合反應(yīng)的條件包括:溫度為40-80℃,時(shí)間為6-12h。更優(yōu)選地,所述自由基聚合反應(yīng)的條件包括:溫度為50-70℃,時(shí)間為7-10h。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,為了能夠出去體系中的一些可能的金屬成分,優(yōu)選地,上述共聚物的制備方法中,所述自由基聚合反應(yīng)還在螯合劑存在下進(jìn)行。在該情況下,通過螯合劑的作用,便可順利地通過螯合作用抑制一些可能的金屬離子。所述螯合劑例如可以選自乙二胺四乙酸及其鹽(例如乙二胺四乙酸鈉)、氨三乙酸及其鹽(氨三乙酸鈉)、六偏磷酸及其鹽(六偏磷酸鈉)和二乙烯三胺五亞甲基膦酸中的一種或多種。優(yōu)選地,相對于1mol的式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物和式(3')所示的化合物的摩爾總量,所述螯合劑的用量為0.01-0.05mmol,更優(yōu)選為0.01-0.02mmol。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,為了能夠保持引發(fā)劑等的活性,該方法還可以包括:使得所述自由基聚合反應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)行,例如可以向體系中通入氮?dú)狻⒑?、氖氣、氬氣等一種或多種并置換其中的氣氛(該過程例如可以進(jìn)行5-300min,主要是除氧)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,為了能夠更好地控制上述自由基聚合反應(yīng)的進(jìn)行,優(yōu)選地,該方法包括:先將式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物、式(3')所示的化合物和含水溶劑進(jìn)行混合(該混合條件例如可以包括在100-300rpm的攪拌速度下、10-40℃下混合10-40min),再引入所述自由基引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和任選的螯合劑進(jìn)行混合,并在惰性氣氛下(該惰性氣氛的形成如上文中所介紹的)進(jìn)行所述自由基聚合反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,為了能夠?qū)⑺龉簿畚飶纳鲜龇磻?yīng)產(chǎn)物中提取出來,該方法還可以包括:將所述自由基聚合反應(yīng)的產(chǎn)物于70-100℃下干燥2-5h。根據(jù)本發(fā)明,作為所述增粘提切劑的共聚物的制備方法中,應(yīng)當(dāng)理解的是,上述方法所制備的共聚物通常是指上述方法未經(jīng)過提純的直接產(chǎn)物(或者僅經(jīng)過上文中所述干燥后),盡管這樣的產(chǎn)物可能是多種聚合物的混合物,但是本發(fā)明也將這樣的情況包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明,所述梳型多糖類化合物可以認(rèn)為是在磺化多糖類化合物的主鏈上接枝上由式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供的側(cè)鏈,該側(cè)鏈可以是式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物共聚鏈,也可以是分別是式(I)所示的化合物提供的均聚鏈和和式(II)所示的化合物的均聚鏈。所述梳型多糖類化合物在用于鉆井液作為包被劑時(shí),通過分子鏈上的極性基團(tuán)對巖屑的多點(diǎn)吸附作用,有效地將高度分散的巖屑聚并成為大粒徑顆粒并在固控過程中除去,發(fā)揮優(yōu)良的包被作用,且上述梳型多糖類化合物還能夠在保證較好的包被作用下獲得優(yōu)良的抗溫和抗鹽性能。并且,令人意外的是,相比于線性的包被劑聚合物來說,本發(fā)明的梳型多糖類化合物不僅能夠獲得更高的包被性能、抗溫性能和抗鹽性能,還能夠獲得更好的水溶性,這樣便更加適用于水基鉆井液。從而通過與本發(fā)明的組合物的其他必要成分一起,添加入鹽水鉆井液中,能夠在無需固相成分下,用于煤層氣井的鉆井中,達(dá)到機(jī)械鉆速高、較低殘?jiān)实男Ч?,以?shí)現(xiàn)煤層氣井的高效鉆井以及對煤層氣儲(chǔ)層的低傷害。根據(jù)本發(fā)明,其中,上述C1-C6的烷基例如可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、正己基等。為了能夠更好地發(fā)揮所述梳型多糖類化合物作為包被劑的作用,優(yōu)選情況下,R1、R1'、R2和R2'各自獨(dú)立地選自H、甲基、乙基、正丙基、異丙基和正丁基。其中,式(I)所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為以下式所示的化合物中的一種或多種:式(I-1)中:R1和R1'為H(也稱作丙烯酰胺);式(I-2)中:R1為甲基,R1'為H(也稱作甲基丙烯酰胺);式(I-3)中:R1為乙基,R1'為H(也稱作乙基丙烯酰胺);式(I-4)中:R1為H,R1'為甲基(也稱作2-丁烯酰胺)。其中,式(II)所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為以下式所示的化合物中的一種或多種:式(II-1)中:R2和R2'為H(也稱作丙烯酸);式(II-2)中:R2為甲基,R2'為H(也稱作甲基丙烯酸)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物中,所述磺化多糖類化合物為磺化的淀粉、磺化的纖維素類化合物或磺化的黃原膠。這些磺化的多糖類化合物可以是市售品,也可以采用本發(fā)明中下文描述的過程進(jìn)行制備。可以認(rèn)為磺化的多糖類化合物是多糖類化合物上形成了一些磺酸基或其他含硫基團(tuán)的結(jié)構(gòu),這是本領(lǐng)域的常規(guī)認(rèn)知,本發(fā)明在此不再贅述。其中,所述磺化的纖維素類化合物為磺化的羧甲基纖維素、磺化的羥甲基纖維素、磺化的羧乙基纖維素、磺化的羥乙基纖維素、磺化的羥丙基纖維素或磺化的羥丙基甲基纖維素。根據(jù)本發(fā)明,盡管本發(fā)明對磺化后的多糖類化合物上的含硫基團(tuán)(如磺酸基、硫酸酯基、硫醇基等)的含量沒有特別的限定,但是為了能夠獲得更加適用于包被劑的梳型多糖類化合物,優(yōu)選地,所述磺化多糖類化合物中,含硫基團(tuán)的含量為20-35重量%,優(yōu)選為25-30重量%。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物中,所述梳型多糖類化合物的分子量可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng),為了能夠獲得更加適用于包被劑的梳型多糖類化合物,優(yōu)選地,所述梳型多糖類化合物的重均分子量為9,000,000-15,000,000g/mol,優(yōu)選為9,500,000-14,500,000g/mol,更優(yōu)選為10,000,000-13,500,000g/mol,更進(jìn)一步優(yōu)選為12,000,000-13,500,000g/mol。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物中,優(yōu)選地,所述梳型多糖類化合物中,由式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為80-95重量%,優(yōu)選為85-92重量%,更優(yōu)選為88-92重量%。當(dāng)提供側(cè)鏈的式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物的結(jié)構(gòu)單元和提供主鏈的磺化多糖類化合物的結(jié)構(gòu)單元滿足上述重量比下,能夠更好地發(fā)揮梳型多糖類化合物中各個(gè)基團(tuán)的協(xié)同作用,獲得水溶性高,從而在配合本發(fā)明的組合物的其他必要成分下獲得優(yōu)良的包被性能、抗溫性能和抗鹽性能。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物中,盡管式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng),但是優(yōu)選地,式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1:0.2-1,優(yōu)選為1:0.2-0.5,更優(yōu)選為1:0.24-0.4(例如1:0.25-0.33),更進(jìn)一步優(yōu)選為1:0.27-0.33。當(dāng)式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比在該范圍內(nèi)時(shí),能夠獲得更有利于與主鏈配合發(fā)揮包被劑性能的側(cè)鏈,如上所述,可以認(rèn)為該側(cè)鏈?zhǔn)鞘?I)所示的化合物提供的均聚鏈和式(II)所示的化合物的均聚鏈,但是更優(yōu)選是式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物形成的共聚鏈,特別是無規(guī)線性共聚鏈。該數(shù)個(gè)側(cè)鏈接枝在磺化多糖類化合物上,形成梳型結(jié)構(gòu),也即形成本發(fā)明的梳型多糖類化合物。盡管本發(fā)明對作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的來源并無特別的限定,可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行制備,但是為了能夠便于所述梳型多糖類化合物的獲得,優(yōu)選情況下,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法包括:(1)在含水溶劑中,將多糖類化合物與磺化劑進(jìn)行磺化反應(yīng),得到磺化多糖類化合物;(2)在含水溶劑中,在接枝共聚催化劑存在下,將磺化多糖類化合物、式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物進(jìn)行接枝共聚反應(yīng);其中,所述多糖類化合物為淀粉、纖維素類化合物和黃原膠中的一種或多種;其中,式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物及其基團(tuán)如上文中所描述的,在此不再贅述。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,步驟(1)中將通過所述磺化反應(yīng)提供上文中所描述的磺化多糖類化合物,因此,所述多糖類化合物可以根據(jù)所需的磺化多糖類化合物進(jìn)行選擇,即為淀粉、纖維素類化合物和黃原膠中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,所述淀粉的數(shù)均分子量通常為2萬-200萬,其可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種天然淀粉,例如土豆淀粉、綠豆淀粉、紅薯淀粉、小麥淀粉等中的一種或多種。其中,所述淀粉任選含有其在酸中的分解產(chǎn)物,例如可以含有糊精、麥芽糖及其更低分子量的葡萄糖中的一種或多種。其中,所述纖維素類化合物為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、羧乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素和羥丙基甲基纖維素中的一種或多種。應(yīng)當(dāng)理解的是所述多糖類化合物通常為線性的大分子,可以認(rèn)為以下所得的磺化后的多糖類化合物也是線性的大分子結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,所述多糖類化合物的分子量可以根據(jù)所需的磺化多糖類化合物進(jìn)行選擇,例如為了制備重均分子量為9,000,000-15,000,000g/mol(優(yōu)選為9,500,000-14,500,000g/mol,更優(yōu)選為10,000,000-13,500,000g/mol,更進(jìn)一步優(yōu)選為12,000,000-13,500,000g/mol)的梳型多糖類化合物,優(yōu)選地,所述多糖類化合物的重均分子量為100,000-2,000,000g/mol,優(yōu)選為150,000-1,000,000g/mol,例如為700,000-1,000,000g/mol。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,所述含水溶劑可以是單獨(dú)的水,也可以是混溶有一些不影響本發(fā)明的反應(yīng)的溶劑(例如為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇等中的一種或多種)的水的混合物,當(dāng)然優(yōu)選為水。為了能夠制備適用于本發(fā)明所需的磺化多糖類化合物,優(yōu)選地,步驟(1)中,相對于100重量份的所述多糖類化合物,含水溶劑的用量為1000-5000重量份,優(yōu)選為2000-4000重量份。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,對所述磺化劑并無特別的限定,只要能夠得到本發(fā)明的磺化多糖類化合物即可,可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的各種磺化劑,優(yōu)選地,所述磺化劑為氯磺酸、三氧化硫、1,3-丙磺酸內(nèi)酯和濃硫酸(濃度例如為90重量%以上,特別是98重量%的濃硫酸)中的一種或多種。所述磺化劑的用量可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng),為了能夠制得含硫基團(tuán)的含量為20-35重量%(優(yōu)選為25-30重量%)的磺化多糖類化合物,優(yōu)選情況下,相對于100重量份的所述多糖類化合物,所述磺化劑的用量為20-40重量份,優(yōu)選為25-35重量份,例如為28-30重量份。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,優(yōu)選情況下,所述磺化反應(yīng)的條件包括:溫度為50-70℃(優(yōu)選為55-65℃),時(shí)間為8-20h(優(yōu)選為10-12h)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,為了促進(jìn)所述多糖類化合物在含水溶劑中的溶解性,上述磺化反應(yīng)還在助溶劑存在下進(jìn)行,所述助溶劑例如可以為甲酸、乙酸、乙二酸和丙二酸中的一種或多種。其中,優(yōu)選地,相對于100重量份的所述多糖類化合物,所述助溶劑的用量為8-20重量份,優(yōu)選為10-15重量份。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,上述步驟(1)可以采用先將所述多糖類化合物和含水溶劑混合,而后引入磺化劑和任選的助溶劑混合并進(jìn)行所述磺化反應(yīng)的方式。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,盡管步驟(1)所得的磺化反應(yīng)的產(chǎn)物不經(jīng)過任何進(jìn)一步的處理即可用于步驟(2)中,但是為了能夠更有利于所述接枝共聚反應(yīng)的進(jìn)行,該步驟(1)還包括將所述磺化反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行固液分離(例如采用抽濾的方式)并干燥所得固相,從而得到磺化多糖類化合物的過程。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,步驟(2)中通過將磺化多糖類化合物、式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物進(jìn)行接枝共聚反應(yīng),即可在磺化多糖類化合物上接枝上式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物形成的聚合物側(cè)鏈,可以認(rèn)為這里的磺化多糖類化合物在此并未發(fā)生自身聚合反應(yīng),僅是在步驟(1)所得的磺化多糖類化合物基礎(chǔ)上,以該磺化多糖類化合物為主鏈再通過步驟(2)的接枝共聚反應(yīng)接枝上式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物形成的聚合物側(cè)鏈。盡管所述式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物的用量可以根據(jù)所需的梳型多糖類化合物上的側(cè)鏈情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇,優(yōu)選情況下,相對于100重量份的所述磺化多糖類化合物,式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物的總用量為500-1500重量份,優(yōu)選為800-1000重量份,更優(yōu)選為850-950重量份。為了能夠獲得能夠與主鏈更好地配合的側(cè)鏈,優(yōu)選地,式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物的用量的摩爾比為1:0.2-1,優(yōu)選為1:0.2-0.5,更優(yōu)選為1:0.24-0.4(例如1:0.25-0.33),更進(jìn)一步優(yōu)選為1:0.27-0.33。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,步驟(2)中的含水溶劑如上文所述的進(jìn)行選擇,而為了能夠制備適用于本發(fā)明所需的梳型多糖類化合物,優(yōu)選地,步驟(2)中,相對于100重量份的所述磺化多糖類化合物,含水溶劑的用量為5000-10000重量份,優(yōu)選為6000-9000重量份,更優(yōu)選為6500-8000重量份。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,所述接枝共聚催化劑可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的用于接枝共聚的催化劑,為了更好地適用于本發(fā)明的磺化多糖類化合物、式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物進(jìn)行的接枝共聚反應(yīng),優(yōu)選情況下,所述接枝共聚催化劑為高價(jià)金屬化合物和過硫酸鹽中的一種或多種。其中,所述高價(jià)金屬化合物例如可以是四價(jià)鈰的化合物、二價(jià)鈷的化合物、五價(jià)釩的化合物、三價(jià)鐵的化合物等中的一種或多種,優(yōu)選為硝酸鈰銨、三氯化鐵、四(4-羧基苯基)鈷卟啉和乙酰丙酮釩中的一種或多種。優(yōu)選地,所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的一種或多種。所述接枝共聚催化劑的用量可以根據(jù)所需的梳型多糖類化合物進(jìn)行調(diào)整,優(yōu)選地,相對于100重量份的所述磺化多糖類化合物,所述接枝共聚催化劑的用量為0.1-2重量份,優(yōu)選為0.2-1重量份,更優(yōu)選為0.2-0.5重量份。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,優(yōu)選情況下,步驟(2)中,所述接枝共聚反應(yīng)的條件包括:溫度為10-40℃(優(yōu)選為20-35℃,例如為25-35℃),時(shí)間為10-30h(優(yōu)選為16-25h,例如為20-24h)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,為了能夠保持催化劑等的活性,該方法還可以包括:使得所述接枝共聚反應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)行,例如可以向體系中通入氮?dú)?、氦氣、氖氣、氬氣等一種或多種并置換其中的氣氛(該過程例如可以進(jìn)行5-300min,主要是除氧)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,為了能夠更為充分地反應(yīng),步驟(2)可以采用先將磺化多糖類化合物和含水溶劑混合,而后引入式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物進(jìn)行混合,并在通入氮?dú)?、氦氣、氖氣、氬氣等一種或多種并置換其中的氣氛后,引入所述接枝共聚催化劑進(jìn)行所述接枝共聚反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明,作為所述包被劑的梳型多糖類化合物的制備方法中,該方法還可以包括將所述接枝共聚反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行干燥,從而得到所述梳型多糖類化合物。應(yīng)當(dāng)理解的是,上述方法所制備的梳型多糖類化合物通常是指上述方法未經(jīng)過提純而干燥所得的直接產(chǎn)物,盡管這樣的產(chǎn)物可能是多種梳型多糖類化合物的混合物,但是本發(fā)明也將這樣的情況包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明,為了獲得更優(yōu)良的降濾失性能,作為所述降濾失劑的所述納晶纖維素的平均粒徑優(yōu)選為100-600nm,更優(yōu)選為150-320nm。優(yōu)選地,所述納晶纖維素為棒狀。在本發(fā)明中,采用日本JEOL公司型號為JEM-2100的透射電鏡(TEM)測定納晶纖維素顆粒的微觀形態(tài)和平均粒徑。樣品制備方法:將稀釋成濃度為0.1重量%的納晶纖維素的水分散液滴到碳膜覆蓋的銅制微柵上,并用紅外燈烘干。根據(jù)本發(fā)明,所述納晶纖維素可以通過商購的方式獲得,也可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法來制備,例如,所述納晶纖維素通過以下方法進(jìn)行制備:(1)將微晶纖維素與酸溶液混合;(2)將步驟(1)得到的混合物與水進(jìn)行接觸,然后將所得的產(chǎn)物進(jìn)行固液分離。根據(jù)上述方法,所述納晶纖維素的制備方法中,步驟(1)中,將微晶纖維素與酸溶液混合的目的是使酸溶液滲入微晶纖維素的非結(jié)晶區(qū),以加速微晶纖維素的水解。在本發(fā)明中,所述混合的條件包括:混合的溫度為30-70℃,優(yōu)選為35-60℃;混合的時(shí)間為1-15h,優(yōu)選為3-10h。所述混合優(yōu)選通過高速攪拌機(jī)實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)速可以為100-300轉(zhuǎn)/min。根據(jù)上述方法,所述納晶纖維素的制備方法中,步驟(1)中,所述微晶纖維素與所述酸溶液的重量比可以在較寬的范圍內(nèi)變動(dòng),只要可以使微晶纖維素發(fā)生水解即可。一般地,所述微晶纖維素與所述酸溶液的重量比可以為1:20-40,優(yōu)選為1:20-30。所述酸溶液的濃度可以為30-80重量%,優(yōu)選為50-70重量%。根據(jù)上述方法,所述納晶纖維素的制備方法中,所述酸溶液中的酸可以為各種常規(guī)的能夠滲入微晶纖維素的非晶區(qū)的無機(jī)酸或有機(jī)酸。在本發(fā)明中,所述無機(jī)酸可以為常規(guī)的各種無機(jī)酸,例如可以為鹽酸、硫酸、磷酸和硝酸中的一種或多種;所述有機(jī)酸可以為常規(guī)的各種有機(jī)酸,例如碳原子數(shù)為1-5的一元或二元有機(jī)羧酸,具體可以為甲酸、乙酸、酒石酸和檸檬酸中的一種或多種。在本發(fā)明中,所述納晶纖維素的制備方法中,所述微晶纖維素可以通過商購的方式獲得。為了獲得具有特定尺寸的納晶纖維素顆粒,優(yōu)選情況下,所述微晶纖維素顆粒的平均粒徑為20-80μm,更優(yōu)選為20-50μm。根據(jù)上述方法,所述納晶纖維素的制備方法中,步驟(2)中,將步驟(1)得到的混合物與水進(jìn)行接觸的目的是用水終止微晶纖維素的水解反應(yīng)。相對于100重量份的微晶纖維素,水的用量可以為2000-7500重量份,優(yōu)選為4000-7500重量份。根據(jù)上述方法,所述納晶纖維素的制備方法中,步驟(2)中所述固液分離的方法可以為本領(lǐng)域中各種常規(guī)的固液分離方法,例如可以為過濾分離和/或離心分離。優(yōu)選情況下,所述固液分離為離心分離。在本發(fā)明中,對所述離心的條件沒有特別的限定,只要可以將所得懸浮液分離得到晶體和液相即可。離心分離的條件包括:離心的轉(zhuǎn)速為3000-11000轉(zhuǎn)/min,優(yōu)選為6000-11000轉(zhuǎn)/min;離心時(shí)間為5-30min,優(yōu)選為10-20min。所述納晶纖維素的制備方法中,為了避免殘余的酸對后續(xù)降濾失效果的影響,上述方法優(yōu)選包括將離心分離得到的固體用水進(jìn)行洗滌直到離心所得的液體的pH值為6-7,然后進(jìn)行干燥。所述干燥的條件包括:干燥的溫度為100-110℃,干燥的時(shí)間為8-12h。根據(jù)本發(fā)明,所述添加劑組合物還可以含有本領(lǐng)域常規(guī)的用于鉆井液的添加劑,例如可以包括防水鎖劑、加重劑、破膠劑等中的一種或多種。這些其他的添加劑在加入到鉆井液中時(shí),可以認(rèn)為是以本發(fā)明的添加劑組合物的形式形成鉆井液,當(dāng)然,也可以認(rèn)為是這些其他的添加劑獨(dú)立地作為鉆井液的成分,而不是視為本發(fā)明的組合物的成分,這都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明還提供了上述組合物作為鉆井液中的添加劑的應(yīng)用。本發(fā)明還提供了含有上述組合物的水基鉆井液。根據(jù)本發(fā)明,所述水基鉆井液含有本發(fā)明的添加劑組合物,可以獲得機(jī)械鉆速高、較低殘?jiān)实男Ч?,以?shí)現(xiàn)煤層氣井的高效鉆井以及對煤層氣儲(chǔ)層的低傷害。優(yōu)選情況下,相對于100重量份的所述水基鉆井液中的水,所述組合物的含量為3-10重量份,優(yōu)選為4-8重量份,更優(yōu)選為5-6重量份。在滿足該情況下,相對于100重量份的所述水基鉆井液中的水,所述增粘提切劑的含量優(yōu)選為1.5-5重量份,優(yōu)選為2-3重量份。在滿足該情況下,相對于100重量份的所述水基鉆井液中的水,所述包被劑的含量優(yōu)選為0.1-0.5重量份,優(yōu)選為0.15-0.3重量份。在滿足該情況下,相對于100重量份的所述水基鉆井液中的水,所述降濾失劑的含量優(yōu)選為1-5重量份,優(yōu)選為3-4重量份。根據(jù)本發(fā)明,除了本發(fā)明的添加劑組合物和水以外,所述水基鉆井液可以含有本領(lǐng)域的水基鉆井液中采用的各種常規(guī)的添加劑,例如為防水鎖劑、加重劑等中的一種或多種。特別是,所述水基鉆井液為鹽水鉆井液,從而含有作為加重劑的鹽,且不含有其他固相顆(例如膨潤土、重晶石等),即是一種無固相的鹽水鉆井液。其中,作為加重劑的鹽可以調(diào)節(jié)鉆井液的密度達(dá)到所需密度,例如可以為KCl、NaCl、KBr和NaBr等中的一種或多種。優(yōu)選地,相對于100重量份的水基鉆井液中的水,作為加重劑的鹽的含量為5-10重量份。其中,所述防水鎖劑具有降低鉆井液表面張力、防止水鎖損害的作用,例如可以為聚氧乙烯辛基苯酚醚、聚氧乙烯烷基酚醚以及CN102887974A中公開的防水鎖劑等中的一種或多種。優(yōu)選地,相對于100重量份的水基鉆井液中的水,所述防水鎖劑的含量為0.1-0.5重量份。上述添加劑為的各種物質(zhì)可以是市售品,也可以根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的方法制得,這里不再贅述。根據(jù)本發(fā)明,所述水基鉆井液,特別是無固相的鹽水鉆井液,能夠獲得較高的機(jī)械鉆速、較低殘?jiān)剩軌蜉^好地適用于煤層氣井的鉆井,使得煤層氣井的高效鉆井以及對煤層氣儲(chǔ)層的低傷害。本發(fā)明還提供了上述水基鉆井液在煤層氣井鉆井中的應(yīng)用。以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例和對比例中,重均分子量和分子量分布指數(shù)是采用GPC凝膠色譜(實(shí)驗(yàn)儀器為美國waters公司的凝膠色譜儀,型號為E2695)進(jìn)行測量。以下制備例中,納晶纖維素的產(chǎn)率的計(jì)算公式:以下制備例中,采用日本JEOL公司型號為JEM的透射電鏡(TEM)測定納晶纖維素顆粒的微觀形態(tài)和平均粒徑。樣品的制備方法:將稀釋成濃度為0.1重量%的納晶纖維素的水分散液滴到碳膜覆蓋的銅制微柵上,并用紅外燈烘干。降濾失劑制備例1(1)將40g微晶纖維素(購自湖北中料化工有限公司,顆粒的平均粒徑為20μm)加入濃度為64重量%的700mL硫酸水溶液中,并于45℃下以250轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌3h;(2)向步驟(1)得到的混合物中加入3L去離子水以終止微晶纖維素的水解反應(yīng);將得到的懸浮液于11000r/min下離心20min,然后將離心所得的固體用去離子水洗滌數(shù)次,直到離心得到的清液的pH值為7;將洗凈的固體于105℃下干燥12h,即得到35.28g的納晶纖維素,即為降濾失劑N1,產(chǎn)率為88.2%。通過透射電鏡(TEM)測定產(chǎn)物納晶纖維素的平均粒徑為239nm,納晶纖維素為棒狀。增粘提切劑制備例1將1mol總量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]丙基-1-磺酸鹽(摩爾比為25:4:1)加入到500mL的水中,在150rpm、30℃下攪拌混合30min;而后向該混合物中加入0.01mmol的乙二胺四乙酸二鈉、0.12mmol的4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)和0.14mmol的乙酸鈉,并通入氮?dú)?5min以除氧;而后在60℃下進(jìn)行聚合反應(yīng)8h;將聚合產(chǎn)物在90℃下干燥2.5h,粉碎得到共聚物,即為提切劑A1。該聚合物的重均分子量為4,000,000g/mol,分子量分布系數(shù)為1.5,經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=2)和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元(R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-)的摩爾比為25:3.75:1。增粘提切劑制備例2將1mol總量的甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氫氧化銨(摩爾比為20:4:1)加入到500mL的水中,在200rpm、30℃下攪拌混合30min;而后向該混合物中加入0.01mmol的乙二胺四乙酸二鈉、0.14mmol的偶氮二異丁脒鹽酸鹽和0.15mmol的甲酸鈉,并通入氮?dú)?0min以除氧;而后在50℃下進(jìn)行聚合反應(yīng)10h;將聚合產(chǎn)物在80℃下干燥3h,粉碎得到共聚物,即為提切劑A2。該聚合物的重均分子量為3,200,000g/mol,分子量分布系數(shù)為2.2,經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1為甲基,R1'為H)、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=2)和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元(R5和R5'為H,X選自-NH-,R6選自-CH2-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-)的摩爾比為18:3.2:1。增粘提切劑制備例3將1mol總量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]丙基-1-磺酸鹽(摩爾比為25:4:1)加入到400mL的水中,在200rpm、40℃下攪拌混合20min;而后向該混合物中加入0.02mmol的乙二胺四乙酸二鈉、0.12mmol的4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)和0.14mmol的乙酸鈉,并通入氮?dú)?0min以除氧;而后在70℃下進(jìn)行聚合反應(yīng)7h;將聚合產(chǎn)物在90℃下干燥5h,粉碎得到共聚物,即為提切劑A3。該聚合物的重均分子量為3,000,000g/mol,分子量分布系數(shù)為2.8,經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=2)和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元(R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-)的摩爾比為22:3.5:1。增粘提切劑制備例4根據(jù)增粘提切劑制備例1所述的方法,不同的是,作為反應(yīng)體系的溶劑的水的用量為1000mL,從而最終粉碎得到共聚物,即為提切劑A4。該聚合物的重均分子量為2,400,000g/mol,分子量分布系數(shù)為1.7,經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=2)和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元(R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-)的摩爾比為25:3.75:1。增粘提切劑制備例5根據(jù)增粘提切劑制備例1所述的方法,不同的是,通氮?dú)獬鹾筮M(jìn)行的聚合反應(yīng)的溫度為30℃,從而最終粉碎得到共聚物,即為提切劑A5。該聚合物的重均分子量為5,100,000g/mol,分子量分布系數(shù)為2.0,經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R4、R2和R2'為H,R3選自C0的亞烷基,n=2)和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元(R5為甲基,R5'為H,X選自-O-,R6選自-CH2-CH2-,R7均為甲基,R8選自-CH2-CH2-CH2-)的摩爾比為25:3.9:1。增粘提切劑制備對比例1根據(jù)增粘提切劑制備例1所述的方法,不同的是,不采用3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]丙基-1-磺酸鹽,而是采用摩爾比為6:1的丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮作為單體,且單體的總用量為1mol,從而制得共聚物,即為提切劑DA1。該聚合物的重均分子量為4,400,000g/mol,分子量分布系數(shù)為1.6。增粘提切劑制備對比例2根據(jù)增粘提切劑制備例1所述的方法,不同的是,不采用N-乙烯基吡咯烷酮,而是采用摩爾比為25:1的丙烯酰胺和3-[N,N-二甲基-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]銨]丙基-1-磺酸鹽作為單體,且單體的總用量為1mol,從而制得共聚物,即為提切劑DA2。該聚合物的重均分子量為3,200,000g/mol,分子量分布系數(shù)為2.4。包被劑制備例1(1)將100g的淀粉(購自薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司,分子量為1,000,000g/mol)溶于3000g的水中,并加入12g的乙酸和30g的氯磺酸,攪拌均勻后,于60℃下反應(yīng)12h;將所得產(chǎn)物進(jìn)行抽濾,并干燥所得固體,從而得到磺化淀粉SS-1。經(jīng)紅外核磁鑒定,該磺化淀粉中含硫基團(tuán)的含量為28.5重量%;(2)將100g的磺化淀粉SS-1溶于7000g的水中,并加入700g的丙烯酰胺和200g的丙烯酸,攪拌均勻后通氮?dú)?5min,然后加入0.2g的硝酸鈰銨,并于25℃下反應(yīng)24h,從而將所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥、粉碎,得到梳型多糖類化合物,即為包被劑C1。該梳型多糖類化合物的重均分子量為13,500,000g/mol,其中,經(jīng)紅外核磁鑒定,形成梳型多糖類化合物側(cè)鏈的丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1:0.27,由丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為90重量%。包被劑制備例2(1)將100g的羧甲基纖維素(購自薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司,分子量為700,000g/mol)溶于2000g的水中,并加入12g的乙酸和30g的氯磺酸,攪拌均勻后,于55℃下反應(yīng)10h;將所得產(chǎn)物進(jìn)行抽濾,并干燥所得固體,從而得到磺化羧甲基纖維素SC-1。經(jīng)紅外核磁鑒定,該磺化羧甲基纖維素中含硫基團(tuán)的含量為29.1重量%;(2)將100g的磺化羧甲基纖維素SC-1溶于8000g的水中,并加入710g的丙烯酰胺和240g的丙烯酸,攪拌均勻后通氮?dú)?0min,然后加入0.5g的過硫酸銨,并于25℃下反應(yīng)22h,從而將所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥、粉碎,得到梳型多糖類化合物,即為包被劑C2。該梳型多糖類化合物的重均分子量為12,500,000g/mol,其中,經(jīng)紅外核磁鑒定,形成梳型多糖類化合物側(cè)鏈的丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1:0.3,由丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為90.5重量%。包被劑制備例3(1)將100g的羥丙基甲基纖維素(購自薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司,分子量為150,000g/mol)溶于2000g的水中,并加入15g的乙酸和28g的三氧化硫,攪拌均勻后,于55℃下反應(yīng)10h;將所得產(chǎn)物進(jìn)行抽濾,并干燥所得固體,從而得到磺化羥丙基甲基纖維素SC-2。經(jīng)紅外核磁鑒定,該磺化羥丙基甲基纖維素中含硫基團(tuán)的含量為25.6重量%;(2)將100g的磺化羥丙基甲基纖維素SC-2溶于6500g的水中,并加入720g的甲基丙烯酰胺和230g的甲基丙烯酸,攪拌均勻后通氮?dú)?0min,然后加入0.5g的過硫酸銨,并于30℃下反應(yīng)20h,從而將所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥、粉碎,得到梳型多糖類化合物,即為包被劑C3。該梳型多糖類化合物的重均分子量為12,000,000g/mol,其中,經(jīng)紅外核磁鑒定,形成梳型多糖類化合物側(cè)鏈的甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1:0.31,由甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為90.5重量%。包被劑制備例4(1)根據(jù)實(shí)施例1的步驟(1)制備得到磺化淀粉SS-1;(2)根據(jù)實(shí)施例1的步驟(2),不同的是,采用的丙烯酰胺的用量為620g,丙烯酸的用量為180g,從而最終得到梳型多糖類化合物,即為包被劑C4。該梳型多糖類化合物的重均分子量為9,500,000g/mol,其中,經(jīng)紅外核磁鑒定,形成梳型多糖類化合物側(cè)鏈的丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1:0.26,由丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為88.9重量%。包被劑制備例5(1)根據(jù)實(shí)施例1的步驟(1)制備得到磺化淀粉SS-1;(2)根據(jù)實(shí)施例1的步驟(2),不同的是,采用的丙烯酰胺的用量為880g,丙烯酸的用量為220g,從而最終得到梳型多糖類化合物,即為包被劑C5。該梳型多糖類化合物的重均分子量為14,500,000g/mol,其中,經(jīng)紅外核磁鑒定,形成梳型多糖類化合物側(cè)鏈的丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1:0.24,由丙烯酰胺和丙烯酸提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為91.7重量%。包被劑制備對比例1將包被劑制備例1的步驟(1)所得的磺化淀粉SS-1作為包被劑DC1。包被劑制備對比例2(1)根據(jù)包被劑制備例1的步驟(1)制備得到磺化淀粉SS-1;(2)根據(jù)包被劑制備例1的步驟(2),不同的是,不采用丙烯酸,且將丙烯酰胺的用量增加至900g,從而最終得到梳型多糖類化合物,即為包被劑DC2。該梳型多糖類化合物的重均分子量為14,000,000g/mol,其中,經(jīng)紅外核磁鑒定,該梳型多糖類化合物中的側(cè)鏈僅由丙烯酰胺提供,且由丙烯酰胺提供的結(jié)構(gòu)單元的含量為90重量%。包被劑對比例3將購自天潤化工公司AB1000牌號的重均分子量為10,600,000g/mol的聚丙烯酰胺作為包被劑DC3。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的組合物和水基鉆井液。水基鉆井液配方:100重量份的水,3.5重量份的降濾失劑N1,2重量份的提切劑A1,0.15重量份的包被劑C1,0.4重量份的防水鎖劑(購自濟(jì)南英出化工科技有限公司的聚氧乙烯辛基苯酚醚),5重量份的KCl;從而得到鉆井液Y1,其密度為1.1g/cm3。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的組合物和水基鉆井液。根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑A2代替A1,包被劑C2代替C1,從而得到鉆井液Y2,其密度為1.1g/cm3。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的組合物和水基鉆井液。根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑A3代替A1,包被劑C3代替C1,從而得到鉆井液Y3,其密度為1.1g/cm3。實(shí)施例4本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的組合物和水基鉆井液。根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑A4代替A1,0.2重量份的包被劑C4代替C1,從而得到鉆井液Y4,其密度為1.1g/cm3。實(shí)施例5本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的組合物和水基鉆井液。根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑A5代替A1,包被劑C5代替C1,從而得到鉆井液Y5,其密度為1.1g/cm3。對比例1根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑DA1代替A1,包被劑DC1代替C1,從而得到鉆井液DY1,其密度為1.1g/cm3。對比例2根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑DA2代替A1,包被劑DC2代替C1,從而得到鉆井液DY2,其密度為1.1g/cm3。對比例3根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用提切劑DA2代替A1,包被劑DC3代替C1,從而得到鉆井液DY3,其密度為1.1g/cm3。對比例4根據(jù)實(shí)施例1所述的水基鉆井液配方,不同的是,采用改性淀粉(購自山東得順源石油科技有限公司的LYS)替換降濾失劑N1,采用部分水解聚丙烯酰胺(購自任丘科維化工公司的A1225)代替提切劑A1,采用聚丙烯酸鉀(購自河北燕興化工公司的HNQ)代替包被劑C1,從而得到鉆井液DY4,其密度為1.1g/cm3。測試?yán)?對以上鉆井液的流變性能、濾失性能和表面張力進(jìn)行測量,具體地測量上述鉆井液在老化前的表觀粘度(AV)、塑性粘度(PV)、動(dòng)切力(YP)、動(dòng)塑比、初切力、終切力、中壓濾失量(API)和表面張力,結(jié)果見表1所示,其中:表觀粘度(AV)是采用范式六速粘度計(jì)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29170-2012中規(guī)定的方法進(jìn)行測量的,單位為mPa·s,塑性粘度(PV)是采用范式六速粘度計(jì)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29170-2012中規(guī)定的方法進(jìn)行測量的,單位為mPa·s,PV=θ600-θ300。動(dòng)切力(YP)是采用范式六速粘度計(jì)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29170-2012中規(guī)定的方法進(jìn)行測量的,YP=0.511×(2×φ300-φ600),單位為Pa。初切力按以下方法計(jì)算:在600r/min的速率下攪拌10s,靜置10s后讀取φ3的最大讀數(shù),然后將最大讀數(shù)除以2得到初切力,單位為Pa。終切力按以下方法計(jì)算:在600r/min的速率下攪拌10s,靜置10min后讀取φ3的最大讀數(shù),然后將最大讀數(shù)除以2得到終切力,單位為Pa。動(dòng)塑比按下式計(jì)算:API是指中壓濾失量,是采用中壓濾失儀根據(jù)SY/T5621-93標(biāo)準(zhǔn)中的方法進(jìn)行測量的,單位為mL。表面張力是指鉆井液,其是根據(jù)GB/T22237-2008標(biāo)準(zhǔn)中的方法采用接觸角測量儀,選擇懸滴法測得。表1通過表1的數(shù)據(jù)可以看出,本發(fā)明的鉆井液有著優(yōu)良的流變性能,具有較低的粘度與較高的動(dòng)切力、靜切力,同時(shí)可以維持0.30以上的動(dòng)塑比,能夠良好的攜帶與懸浮煤巖屑;本發(fā)明的鉆井液具有較低的濾失量,能極大地減少鉆井液中自由水向煤層中的漏失;此外,本發(fā)明的鉆井液具有低表面張力,能有效地避免毛細(xì)管力導(dǎo)致的水鎖現(xiàn)象的發(fā)生,從而保持煤層氣滲流通道的完好,具有良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能。測試?yán)?對上述鉆井液的殘?jiān)蔬M(jìn)行測量,結(jié)果見表2所示,具體過程包括:取300mL上述鉆井液,加入0.05重量%的破膠劑過硫酸鉀,攪勻后置于90℃下靜置4h,充分破膠;取一定體積V的破膠后的上述鉆井液放入離心機(jī)中,于10000rpm轉(zhuǎn)速下離心30min,倒出上清液后加入蒸餾水再次在10000rpm的轉(zhuǎn)速下離心30min;倒出上清液后在90℃下烘干,并測定烘干后上述鉆井液所剩殘?jiān)馁|(zhì)量m,按下式計(jì)算殘?jiān)剩簹堅(jiān)剩絤/V,單位為mg/L。表2通過表2的數(shù)據(jù)可以看出,除了對比例DY4以外,所有測試鉆井液均具有35mg/L以下的殘?jiān)?,說明破膠劑能夠充分的作用于本發(fā)明的添加劑組合物,而且能有效使處理劑失效或降解,殘?jiān)繕O低。這一性能利于煤層氣井完鉆后的反排作業(yè),且低殘?jiān)时WC了鉆井液處理劑對儲(chǔ)層的低傷害,說明本發(fā)明的鉆井液十分適用于煤層氣井的鉆井作業(yè)。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是,在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合,為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外,本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
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