鉆井液用降濾失劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鉆井液用降濾失劑及其制備方法與應(yīng)用，其中所述的制備方法包括如下步驟：將纖維素、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、水按照4.2～6.6∶1.8～3.3∶0.7～1.7∶30～36的重量份比混合后，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)2～5小時(shí)后，造粒，再加入堿性物質(zhì)加熱情況下水解、中和，然后干燥，粉碎，得到鉆井液用抗鹽降濾失劑。本發(fā)明所述的降濾失劑的合成方法簡單、成本低、降濾失能力強(qiáng)，將本發(fā)明所制得的抗鹽降濾失劑添加到油田鉆井液中所得到的鉆井液具有抗鹽抗鈣效果好，濾失量低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】鉆井液用降濾失劑及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油田鉆井液用降濾失劑及其制備方法與應(yīng)用，具體是指一種以纖 維素為主原料制備得到的可用作油田鉆井液用的抗鹽降濾失劑及其制備方法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 在石油鉆井作業(yè)中，要往鉆井液中加入降濾失劑，以降低鉆井液的濾失量。降濾失 劑是保證鉆井液性能穩(wěn)定，減少有害氣體向地層濾失，保護(hù)油氣層，保證井壁穩(wěn)定，井徑規(guī) 則的重要鉆井液用處理劑。
[0003] 目前在油田鉆井過程中使用的降濾失劑很多，大多為聚合物類產(chǎn)品（主要由丙烯 酸、丙烯腈、丙烯酰胺等共聚而成），該類產(chǎn)品抗溫抗鹽能力較差，在海水和飽和鹽水鉆井液 中降濾失效果不理想。在濃度更高的有機(jī)鹽鉆井液中，其降濾失效果更差，有時(shí)甚至全部失 效。該類產(chǎn)品降濾失能力較差，配制鉆井液時(shí)加量較多，并且合成方法比較復(fù)雜，合成單體 價(jià)格較貴，從而造成所配制的鉆井液成本較高。
[0004] 隨著鉆井深度和難度的增加，鉆井作業(yè)對鉆井液處理劑的抗溫抗鹽能力要求越來 越高，因此開發(fā)一種抗溫抗鹽能力更強(qiáng)、降濾失能力更強(qiáng)、合成方法簡單、成本低的降濾失 劑有重要的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于油田鉆井液用降濾失劑，特別是一種抗鹽能力 更強(qiáng)的降濾失劑。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供所述鉆井液用降濾失劑的制備方法，其工藝簡單，且所 制備的降濾失劑在鹽水鉆井液中具有良好的性能。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述降濾失劑的應(yīng)用。
[0008] 為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，該方法包 括如下步驟：
[0009] 將纖維素、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)、N，N-二甲基丙烯酰胺（NNDM)、 水按照4. 2?6. 6:1. 8?3. 3:0. 7?1. 7:30?36的重量份比混合后，加入引發(fā)劑引發(fā)反 應(yīng)，反應(yīng)2?5小時(shí)后，造粒，再加入堿性物質(zhì)，加熱使凝膠顆粒水解中和1?2小時(shí)，干燥， 粉碎，得到鉆井液用降濾失劑。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)的降濾失劑制備工藝中，通常是前水解工藝，所述的前水解工藝是指將 堿性物質(zhì)和反應(yīng)單體同時(shí)加入，這樣造成水解反應(yīng)進(jìn)行的不完全，從而造成產(chǎn)品的抗鹽能 力和降濾失效果均較差。本發(fā)明的制備工藝中，將堿性物質(zhì)的水解工藝放到后面，同時(shí)增加 了造粒工序。造粒的目的是將反應(yīng)過程中生成的5?IOcm的大塊凝膠，變成直徑為0. 5? Imm的凝膠顆粒，增加凝膠的比表面積，從而使加入的堿性溶液水解反應(yīng)進(jìn)行的更完全，所 得產(chǎn)品的水溶性和降濾失效果更好。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用降濾失劑的制備方法中， 其中所述的反應(yīng)優(yōu)選在捏合機(jī)中進(jìn)行。由于本反應(yīng)開始后會(huì)形成肉凍狀凝膠，普通的攪拌 器很難攪拌均勻并且出料困難，本發(fā)明中優(yōu)選使用捏合機(jī)，其攪拌功率較大和出料口直徑 較大（相比于普通攪拌器而言），更有利于反應(yīng)進(jìn)行和出料。
[0012] 除特別注明外，本發(fā)明中所述比例與百分含量均為重量比例或百分含量。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑的制備方法 中，其中所述的纖維素為棉纖維素、木漿纖維素和草漿纖維素中的一種或幾種。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑的制備方法 中，其中所述的引發(fā)劑為氧化還原體系引發(fā)劑，可選用鹵化亞鐵與烷基過氧化氫所組成的 體系，其中所述的鹵化亞鐵優(yōu)選氯化亞鐵，例如〇. 001?〇. 002重量份的10%的氯化亞鐵 水溶液，烷基過氧化氫優(yōu)選叔丁基過氧化氫，例如0. 0002?0. 0003重量份的叔丁基過氧化 氫。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑的制備方法 中，其中所述的堿性物質(zhì)可以為所屬領(lǐng)域內(nèi)常用到的無機(jī)堿及有機(jī)堿，所述的無機(jī)堿包括 但不限于氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或其溶液，優(yōu) 選15wt %?25wt %的氫氧化鈉水溶液。堿性物質(zhì)以氫氧化鈉計(jì)，其用量為2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸和N，N-二甲基丙烯酰胺總重量的5%?8%。若選用其它堿性物質(zhì)，其 具體用量則可根據(jù)堿性強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)整，要求相當(dāng)于前述所用氫氧化鈉用量的堿性能力。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑的制備方法 中，其中所述的干燥是在105?120°C條件下干燥5?7h，干燥的目的在于充分除去體系中 的水分，便于運(yùn)輸，計(jì)量等。
[0017] 另一方面，本發(fā)明提供一種鉆井液用抗鹽降濾失劑，其是根據(jù)本發(fā)明所述的方法 制備得到的。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑中，其為自 由流動(dòng)顆?；蚍勰?。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑中，其具有 如下特性：
[0020] 其含水量為5wt%?10wt% ;在3. 3wt%濃度，其pH為7?9 ;在4wt%鹽水中， 1界1:(%濃度下，其濾失量為5?1〇1]117/3〇111；[11。
[0021] 再一方面，本發(fā)明提供一種鉆井液，其添加了本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失 齊U。以鉆井液的總重量為基準(zhǔn)，其中鉆井液用抗鹽降濾失劑的含量為〇. 3wt%?2wt%，優(yōu) 選lwt%。因此本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的鉆井液用抗鹽降濾失劑在配制油田鉆井液中的 應(yīng)用。
[0022] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種鉆井液用抗鹽降濾失劑及其制備方法與應(yīng)用以及應(yīng) 用所得到的鉆井液。本發(fā)明所述的降濾失劑的合成方法簡單、成本低、降濾失能力較強(qiáng)，所 述的降濾失劑能很好的應(yīng)用于海水、飽和鹽水和有機(jī)鹽鉆井液中。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)例 對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，應(yīng)理解這些實(shí)例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制 本發(fā)明的范圍。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 按重量比取32份水加入到捏合機(jī)（南通范式機(jī)械有限公司SYH1500型捏合機(jī)） 中，在攪拌下加入4. 5份棉纖維素、2. 0份AMPS和I. 0份NNDMA，常溫下攪拌20分鐘后至均 勻。停止攪拌，先后加入0.001份10% FeClyK溶液及0.0002份叔丁基過氧化氫，引發(fā)此 反應(yīng)。以上原料反應(yīng)3小時(shí)后，得到纖維素接枝共聚物凝膠。將凝膠從捏合機(jī)中取出，用凍 膠粉碎造粒機(jī)造粒，再加入〇. 75份20%的NaOH水溶液水解、中和1. 5小時(shí)，得到接枝共聚 物顆粒，在IKTC下干燥6小時(shí)后粉碎，即制得本實(shí)施例的鉆井液用降濾失劑。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 按重量比取35份水加入到捏合機(jī)（南通范式機(jī)械有限公司SYH1500型捏合機(jī)） 中，在攪拌下加入5. 0份木漿纖維素、2. 5份AMPS和1. 5份NNDMA，常溫下攪拌20分鐘后至 均勻。停止攪拌，先后加入0. 001份10% FeCl2水溶液及0. 00025份叔丁基過氧化氫，引發(fā) 此反應(yīng)。以上原料反應(yīng)3. 5小時(shí)后，得到纖維素接枝共聚物凝膠。將凝膠從捏合機(jī)中取出， 用凍膠粉碎造粒機(jī)造粒，再加入1. 6份15%的NaOH水溶液水解、中和2小時(shí)，得到接枝共聚 物顆粒，在115°C下干燥6. 5小時(shí)后粉碎，即制得本實(shí)施例的鉆井液用降濾失劑。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 按重量比取36份水加入到捏合機(jī)（南通范式機(jī)械有限公司SYH1500型捏合機(jī)） 中，在攪拌下加入6. 0份棉纖維素、3. 0份AMPS和1. 5份NNDMA，常溫下攪拌20分鐘后至均 勻。停止攪拌，先后加入0.002份10% FeCl2A溶液及0.0002份叔丁基過氧化氫，引發(fā)此 反應(yīng)。以上原料反應(yīng)4小時(shí)后，得到纖維素接枝共聚物凝膠。將凝膠從捏合機(jī)中取出，用凍 膠粉碎造粒機(jī)造粒，再加入1. 8份20%的NaOH水溶液水解、中和1小時(shí)，得到接枝共聚物顆 粒，在120°C下干燥5. 5小時(shí)后粉碎，即制得本實(shí)施例的鉆井液用降濾失劑。
[0030] 實(shí)施例4
[0031] 按重量比取33份水加入到捏合機(jī)（南通范式機(jī)械有限公司SYH1500型捏合機(jī)） 中，在攪拌下加入4. 5份木漿纖維素、2. 5份AMPS和I. 0份NNDMA，常溫下攪拌20分鐘后至 均勻。停止攪拌，先后加入0. 0015份10% FeCl2水溶液及0. 0003份叔丁基過氧化氫，引發(fā) 此反應(yīng)。以上原料反應(yīng)2. 5小時(shí)后，得到纖維素接枝共聚物凝膠。將凝膠從捏合機(jī)中取出， 用凍膠粉碎造粒機(jī)造粒，再加入0. 84份25%的NaOH水溶液水解、中和1. 5小時(shí)，得到接枝 共聚物顆粒，在IKTC下干燥6小時(shí)后粉碎，即制得本實(shí)施例的鉆井液用降濾失劑。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] 按重量比取34份水加入到捏合機(jī)（南通范式機(jī)械有限公司SYH1500型捏合機(jī)） 中，在攪拌下加入6. 0份棉纖維素、3. 0份AMPS和1. 6份NNDMA，常溫下攪拌20分鐘后至均 勻。停止攪拌，先后加入0. 002份10% FeCl2水溶液及0. 00025份叔丁基過氧化氫，引發(fā)此 反應(yīng)。以上原料反應(yīng)4小時(shí)后，得到纖維素接枝共聚物凝膠。將凝膠從捏合機(jī)中取出，用凍 膠粉碎造粒機(jī)造粒，再加入1. 6份20%的NaOH水溶液水解、中和2小時(shí)，得到接枝共聚物顆 粒，在105°C下干燥7小時(shí)后粉碎，即制得本實(shí)施例的鉆井液用降濾失劑。
[0034] 將上述各實(shí)施例1?5得到的鉆井液用降濾失劑按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QHDJPK0012-2012 進(jìn)行各項(xiàng)性能測試，其中pH是在濃度為3. 3wt %條件下測定；濾失量是在4wt %鹽水中， lwt%濃度下測得，其結(jié)果如表1所示。
[0035] 表1實(shí)施例1?5的降濾失劑性能指標(biāo)測試數(shù)據(jù)
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，該方法包括如下步驟： 將纖維素、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、水按照4. 2? 6. 6:1. 8?3. 3:0. 7?1. 7:30?36的重量份比混合后，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)2?5 小時(shí)后，造粒，再加入堿性物質(zhì)，加熱使凝膠顆粒水解中和1?2小時(shí)，干燥，粉碎，得到鉆井 液用降濾失劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用降濾失劑的制備方法，其中所述的反應(yīng)是在捏合機(jī) 中進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用降濾失劑的制備方法，其中所述的纖維素為棉纖維 素、木漿纖維素和草漿纖維素中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用降濾失劑的制備方法，其中所述的引發(fā)劑為 0. 001?0. 002重量份的10%的氯化亞鐵水溶液以及0. 0002?0. 0003重量份的叔丁基過 氧化氫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用降濾失劑的制備方法，其中所述的堿性物質(zhì)包括氫 氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或其溶液，優(yōu)選15wt %? 25wt %的氫氧化鈉水溶液；優(yōu)選地，堿性物質(zhì)以氫氧化鈉計(jì)，其用量為2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸和N，N-二甲基丙烯酰胺總重量的5%?8%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用降濾失劑的制備方法，其中所述的干燥是在105? 120°C條件下干燥5?7h。
7. -種鉆井液用降濾失劑，其是按照權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的方法制備得到的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆井液用降濾失劑，其具有如下特性：其含水量為5wt %? 10wt% ;在3. 3wt%濃度，其pH為7?9 ;在4wt%鹽水中，lwt%濃度下，其濾失量為5? 10mL/30min〇
9. 權(quán)利要求7或8中所述的鉆井液用降濾失劑在配制油田鉆井液中的應(yīng)用。
10. -種油田鉆井液，其中含有權(quán)利要求7或8任一項(xiàng)所述的鉆井液用降濾失劑，以鉆 井液的總重量為基準(zhǔn)，其中鉆井液用降濾失劑的含量為〇. 3wt%?2wt%。
【文檔編號(hào)】C08F8/12GK104403057SQ201410674585
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】姚少全 申請人:北京培康佳業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司