一種高密度鉆井液用降濾失劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田鉆井液助劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度鉆井液用降濾失劑及 其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，深井高溫、高密度鉆井液已成為當(dāng)前鉆井液技術(shù)研宄的關(guān) 鍵。高密度鉆井液體系具有固相含量大、固相顆粒分散程度高、自由水量少以及鉆肩侵入等 特點(diǎn)。高密度鉆井液在提高鉆井液密度的同時(shí)，還要盡量降低濾失量來(lái)減少濾液對(duì)地層的 損害。
[0003] 高密度鉆井液存在流動(dòng)性差，應(yīng)用于深井和超深井中時(shí)井段溫度通常較高，井底 壓力大等問(wèn)題，因此高密度鉆井液中降濾失劑的選擇需兼顧高溫高壓、分散能力、降濾失能 力、不提粘等因素。本發(fā)明結(jié)合高密度鉆井液的實(shí)際應(yīng)用情況，重點(diǎn)解決高密度鉆井液中濾 失量的問(wèn)題，發(fā)明了一種應(yīng)用于高密度鉆井液中的降濾失劑，該降濾失劑通過(guò)引入各種抗 高溫基團(tuán)和易水化基團(tuán)，利用化學(xué)合成的方法得到一種多功能型聚合物降濾失劑，通過(guò)室 內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明該聚合物降濾失劑能很好的適用于高密度鉆井液中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了滿足鉆遇深井、超深井的需要以及對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，本發(fā)明的一個(gè)目的是 提供一種高密度鉆井液用降濾失劑(下文可簡(jiǎn)稱為ZK-204)，該降濾失劑在高密度鉆井液中 降濾失效果突出，具有耐溫、抗鹽等特點(diǎn)，與其它鉆井液處理劑配伍性好，能適用于多種體 系的鉆井液中，兼顧成本適中的特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的的另一個(gè)目的是提供高密度鉆井液用降濾失劑的制備方法，該工藝簡(jiǎn)單 易操作，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，無(wú)后處理，無(wú)三廢。
[0006] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述高密度鉆井液用降濾失劑的應(yīng)用。
[0007] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：所述高密度鉆井液用降濾失劑由丙 烯酸類化合物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在一定溫度和堿性條件下與水解聚丙烯腈銨 鹽和酚類經(jīng)催化共聚得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物干燥、粉碎即得高密度鉆井液用降濾失劑。所述各反 應(yīng)物的重量份數(shù)如下： 丙烯酸類化合物 20-50 ; 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 10-30 ; 水解聚丙烯腈鹽 10-30 ; 酚類 10-30 ; 堿液 10-20 ; 催化劑 0. 1-1 ; 水 30_60〇
[0008] 優(yōu)選情況下，參與反應(yīng)的各反應(yīng)物的重量份數(shù)為： 丙烯酸類化合物 30-40 ; 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 15-25 ; 水解聚丙烯腈鹽 15-25 ; 酚類 15-25 ; 喊液 14-18 ; 催化劑 0· 3-0. 6 ; 水 40-50。
[0009] 進(jìn)一步，所述的丙烯酸類化合物是由丙烯酸、丙烯酸鉀或丙烯酸鈣中的一種或兩 種以上組成的混合物。
[0010] 進(jìn)一步，所述的水解聚丙烯腈鹽是由水解聚丙烯腈鉀鹽或鈉鹽中的一種或兩種的 混合物。
[0011] 進(jìn)一步，所述的酚類是由苯酚、對(duì)甲苯酚、鄰甲苯酚中的一種或兩種以上組成的混 合物。
[0012] 進(jìn)一步，所述的堿液是氫氧化鈉或氫氧化鉀的飽和溶液。
[0013] 進(jìn)一步，所述的催化劑是由過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨和亞硫酸鈉的組合或過(guò)硫酸銨和 亞硫酸氫鈉的組合。
[0014] 本發(fā)明所述的高密度鉆井液用降濾失劑的制備方法包括如下步驟： 步驟一：按上述比例將丙烯酸類化合物和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于水中，攪 拌使其溶解后加入堿液并升溫至60-KKTC ; 步驟二：加入水解聚丙烯腈鹽和酚類，攪拌混合均勻后加入催化劑，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3-5 小時(shí)得到產(chǎn)物； 步驟三：將反應(yīng)所得產(chǎn)物干燥、粉碎即得高密度鉆井液用降濾失劑。
[0015] 本發(fā)明提供高密度鉆井液用降濾失劑應(yīng)用在鉆井液中時(shí)，該高密度鉆井液用降濾 失劑以體積百分含量為1. 5%~8%的用量加入到鉆井液中。
[0016] 本發(fā)明提供的高密度鉆井液用降濾失劑由經(jīng)催化共聚反應(yīng)后生成含有酚羥基、羧 基、剛性環(huán)等基團(tuán)結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中所含的親水基團(tuán)及抗溫基團(tuán)使其在深井及超深井應(yīng)用 中能抗鹽、抗鈣、抗海水、抗飽和鹽水、耐高溫；該降濾失劑降濾失效果突出，具有一定的懸 浮能力，高固相下增粘幅度小，同時(shí)能夠滿足處理劑具有強(qiáng)吸附和強(qiáng)水化作用。該處理劑現(xiàn) 場(chǎng)應(yīng)用簡(jiǎn)單，維護(hù)處理方便等特點(diǎn)，能保證體系良好的護(hù)膠性能。
[0017] 本發(fā)明提供的方法簡(jiǎn)單易操作，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化效率高，成本低，反應(yīng) 結(jié)束后無(wú)后處理。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0019] 以下以實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例中所使用的藥品和試劑均可自市場(chǎng)購(gòu)得。本文中， v/v%表不體積百分含量。
[0020] 實(shí)施例1 于反應(yīng)釜中將20kg丙烯酸和30kg2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于30kg水中，攪拌 使其溶解后加入IOkg氫氧化鈉堿液并升溫至60°C ;加入IOkg水解聚丙烯腈鉀鹽和20kg 對(duì)甲苯酚，攪拌混合均勻后將0.1 kg過(guò)硫酸鉀加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3小時(shí)得到產(chǎn) 物；將反應(yīng)所得產(chǎn)物干燥、粉碎即得高密度鉆井液用降濾失劑。
[0021] 實(shí)施例2 于反應(yīng)釜中將35kg丙烯酸鉀和20kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于45kg水中，攪 拌使其溶解后加入20kg氫氧化鈉堿液并升溫至80°C;加入20kg水解聚丙烯腈鉀鹽和20kg 苯酚，攪拌混合均勻后將〇. 25kg過(guò)硫酸銨和0. 25kg亞硫酸鈉到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4 小時(shí)后得到產(chǎn)物；將反應(yīng)所得產(chǎn)物干燥、粉碎即得高密度鉆井液用降濾失劑。
[0022] 實(shí)施例3 于反應(yīng)釜中將50kg丙烯酸鉀和30kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于45kg水中，攪 拌使其溶解后加入20kg氫氧化鉀堿液并升溫至80°C;加入20kg水解聚丙烯腈鈉鹽和20kg 鄰甲苯酚，攪拌混合均勻后將〇. 25kg過(guò)硫酸銨和0. 25kg亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù) 攪拌反應(yīng)4小時(shí)后得到產(chǎn)物；將反應(yīng)所得產(chǎn)物干燥、粉碎即得高密度鉆井液用降濾失劑。
[0023] 實(shí)施例4 于反應(yīng)釜中將50kg丙烯酸鉀和30kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于60kg水中，攪 拌使其溶解后加入20kg氫氧化鉀堿液并升溫至100°C;加入30kg水解聚丙烯腈鈉鹽和30kg 鄰甲苯酚，攪拌混合均勻后加入〇. 5kg過(guò)硫酸銨和0. 5kg亞硫酸氫鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù) 攪拌反應(yīng)5小時(shí)后得到產(chǎn)物；將反應(yīng)所得產(chǎn)物干燥、粉碎即得高密度鉆井液用降濾失劑。
[0024] 以下以實(shí)施例2為為例，對(duì)所制得的高密度鉆井液用降濾失劑ZK-204的有效成 分、在水溶液中的表觀粘度和對(duì)鉆井液濾失量的影響以及抗溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0025] (1)有效物的測(cè)定 稱取試樣1.0 g (稱準(zhǔn)至0.0001 g)，置于盛有100 mL混合溶液（75 mL無(wú)水乙醇+25 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的鹽酸)的燒杯中，用玻璃棒慢慢攪動(dòng)，使聚合物聚沉2 h~3 h。用已于 105 °C ±3 °C下烘干恒質(zhì)的定量濾紙過(guò)濾，然后用60 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%的乙醇溶液分三次 洗滌濾紙表面，折疊包有樣品的濾紙放于烘干恒質(zhì)的稱量瓶中，于105 °C ±3 °C下烘2 h 后取出，立即放入干燥器內(nèi)冷卻30 min后稱量。有效物含量按式（1)計(jì)算。結(jié)果取三次測(cè) 量的算術(shù)平均值，結(jié)果見(jiàn)表1 式中：
X--有效物含量，％ ; m3--干燥后樣品、濾紙及稱量瓶的質(zhì)量，單位為克（g); ml--濾紙和稱量瓶的質(zhì)量，單位為克（g); m2--