專利名稱：高電阻率降濾失劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油工業(yè)鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以褐煤等為原料絡(luò)合而成的具有高電阻率的降濾失劑。
背景技術(shù)：
在石油鉆井作業(yè)中，需要加入降濾失劑，以形成無固相的鉆井泥漿體系，降低失水，保護油層不受泥漿的污染，提高鉆速，降低鉆井成本。上世紀(jì)七十年代美國曾報導(dǎo)了由苯酚、尿素、甲醛、亞硫酸鹽及其它改性組分三聚氰胺、水楊酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸等合成的聚合物降濾失劑，然而由于合成方法和純聚合物存在加水控制縮合過程，這一縮合過程難以控制，并存在成本高、抗溫性能差的缺點，實際上并沒有得到廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)八十年代，我國研制的褐煤樹脂鉆井液降濾失劑主要以磺甲基化腐殖酸鈉、磺甲基酚醛樹脂和磺甲基解聚丙烯腈為原料，經(jīng)過將褐煤常壓抽提、沉降排渣、蒸發(fā)濃縮，再經(jīng)磺化并與酚醛樹脂進行接枝聚合得到。隨著石油開采業(yè)的發(fā)展，我國研制開發(fā)了多種以褐煤或者腐殖酸鈉為主要原料的降濾失劑，多為以腐殖酸活性中間體、水溶性聚丙烯腈銨鹽復(fù)聚物和/或水溶性碳酰胺樹脂為原料制備的聚合物。
目前石油鉆井所使用的降濾失劑中均含有大量的無機鹽抑制劑成分，這導(dǎo)致整個鉆井液的電阻率偏低，在完井電測時，各種測井設(shè)備無法正常使用。通常油田鉆井作業(yè)時采用在鉆井液中添加3～5噸原油等措施來提高鉆井液的電阻率，保證測井作業(yè)。這樣不僅增加了鉆井成本，浪費了寶貴的石油資源，同時還會嚴(yán)重污染環(huán)境，導(dǎo)致廢鉆井液的處理成本升高。而現(xiàn)有的降濾失劑的研究方向主要是解決有機降濾失劑抗高溫性能差的問題，并沒有將提高降濾失劑的電阻率作為重點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有較高的電阻率、性能優(yōu)良的石油鉆井用降濾失劑，解決了現(xiàn)有降濾失劑電阻率低的缺點。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種高電阻率降濾失劑，其特征在于它包括如下重量配比的原料組成褐煤30～60重量份，氫氧化鈉3～8重量份，甲醛7～13重量份，順丁烯二酸酐或環(huán)氧丙烷6～10重量份，引發(fā)劑7～15重量份，磺化劑7～11重量份，非離子表面活性劑5～9重量份。
所述的引發(fā)劑包括過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化鉀。
所述的磺化劑包括焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。
所述的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯羧酸酯或聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚。
該高電阻率降濾失劑的制備方法，其特征在于將30～60重量份的褐煤和3～8重量份的氫氧化鈉放入水中經(jīng)110～140℃高溫蒸煮2～3小時，然后降溫沉淀，取上清液放入反應(yīng)罐中，加入7～13重量份的甲醛、7～11重量份的磺化劑，升溫到140～150℃，反應(yīng)2～3小時，然后降溫并加入6～10重量份的添加劑順丁烯二酸酐或環(huán)氧丙烷和7～15重量份的引發(fā)劑，保溫在70～90℃進行絡(luò)合反應(yīng)1.5～2.5小時，最后降溫到40℃以下加入5～9重量份的非離子表面活性劑，攪拌均勻，經(jīng)干燥得到顆粒狀的高電阻率降濾失劑。
該制備方法中所述的引發(fā)劑包括過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化鉀。
該制備方法中所述的磺化劑包括焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。
該制備方法中所述的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯羧酸酯或聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚。
聚氧乙烯羧酸酯類非離子表面活性劑為常規(guī)的市售非離子表面活性劑，在各行各業(yè)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。例如聚氧乙烯山梨醇酐油酸酯(吐溫80)、聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯(吐溫60)等等。
褐煤可分為年輕褐煤和老褐煤兩類，其密度較小，無粘結(jié)性，并含有不同數(shù)量的腐植酸，煤中氧含量高，常達15～30％左右?；瘜W(xué)反應(yīng)性強，熱穩(wěn)定性差。年輕褐煤的腐殖酸含量高于老褐煤，本發(fā)明采用的褐煤可以是老褐煤也可以是年輕褐煤，優(yōu)選腐殖酸含量高的年輕褐煤。本發(fā)明制備的高電阻率降濾失劑為高分子絡(luò)合物與非離子表面活性劑的混合物，它含極少量的無機鹽組分，在有效提高鉆井液的降濾失效率的同時，有效提高了鉆井液的電阻率。
褐煤和氫氧化鈉經(jīng)過高溫蒸煮后生成腐殖酸鈉，經(jīng)過沉淀后的上清液中含有幾乎全部的腐殖酸活性成分，經(jīng)與甲醛、磺化劑進行磺化后再與順丁烯二酸酐或環(huán)氧丙烷在引發(fā)劑的作用下進行絡(luò)合反應(yīng)生成有機大分子絡(luò)合物。該反應(yīng)產(chǎn)物和非離子表面活性劑混合均勻后，經(jīng)過噴霧干燥或其他干燥方法制成粉狀成品。
本發(fā)明的有益效果在于，該高電阻率降濾失劑在有效降低泥漿失水，保證鉆井泥漿體系的無固相狀態(tài)的同時，有效提高了鉆井液體系的電阻率，能使井測順利進行，可替代鉆井液中加入石油提高電阻率的操作，節(jié)約成本并減少對環(huán)境的污染。
具體實施例方式
實施例1按如下重量配比選取原料云南省產(chǎn)年輕褐煤47.2kg，氫氧化鈉5.8kg，甲醛10.3kg，順丁烯二酸酐8.7kg，磺化劑焦亞硫酸鈉9.6kg，引發(fā)劑過硫酸銨11.0kg，非離子表面活性劑聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯(吐溫60)6.4kg。
將褐煤和氫氧化鈉投入到120kg水中，在110～140℃的高溫下蒸煮2～3小時，反應(yīng)生成腐殖酸鈉，降溫沉淀，然后取上清液放入反應(yīng)罐中，加入甲醛和磺化劑焦亞硫酸鈉，升溫到140～150℃進行磺化反應(yīng)2～3小時，然后降溫到40℃，加入順丁烯二酸酐和過硫酸銨引發(fā)劑，保溫在70～90℃范圍內(nèi)進行絡(luò)合反應(yīng)1.5～2.5小時，得到含有機大分子絡(luò)合物的混合物。降溫到30℃，然后加入非離子表面活性劑聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯，攪拌30分鐘混合均勻，將混合放入儲料罐中，進行噴霧干燥，得到顆粒狀的該高電阻率降濾失劑。
該高電阻率降濾失劑的性能指標(biāo)如下外觀為黑色顆粒，質(zhì)量百分比濃度為1％的水溶液的電阻率≥13Ωm，API≤8ml，HTHP≤25ml，用ZNN-06型旋轉(zhuǎn)粘度計測定的粘度值≤20。加入該降濾劑到泥漿中的質(zhì)量百分比濃度為3％時的電阻率≥14.7Ωm，API≤7ml，HTHP≤23ml，測定的粘度值≤15。
以山東省勝利油田0567#油井的鉆井泥漿為實驗鉆井液，在泥漿中加入質(zhì)量百分比濃度為3％的該高電阻率降濾失劑，用鉆井液電阻率測量儀測定的電阻率為14.7Ωm。在另一組泥漿中加入質(zhì)量百分比濃度為6％的石油和5％的北京延慶產(chǎn)型號為HNPH的防濾失劑，測定的性能數(shù)據(jù)為電阻率為6.4Ωm。
實施例2按如下重量配比選取原料云南省產(chǎn)年輕褐煤60.0kg，氫氧化鈉3.0kg，甲醛13.0kg，環(huán)氧丙烷10.0kg，磺化劑亞硫酸鈉7.0kg，引發(fā)劑過硫酸鉀7.0kg，非離子表面活性劑聚氧乙烯山梨醇酐油酸酯(吐溫80)5.0kg。
將褐煤和氫氧化鈉投入到60kg水中，在110～140℃的高溫下蒸煮2～3小時，反應(yīng)生成腐殖酸鈉，降溫沉淀，然后取上清液放入反應(yīng)罐中，加入甲醛和磺化劑亞硫酸鈉，升溫到140～150℃進行磺化反應(yīng)2～3小時，然后降溫到40℃，加入環(huán)氧丙烷和過硫酸鉀引發(fā)劑，保溫在70～90℃范圍內(nèi)進行絡(luò)合反應(yīng)1.5～2.5小時，得到含有機大分子絡(luò)合物的混合物。降溫到30℃，然后加入非離子表面活性劑聚氧乙烯山梨醇酐油酸酯，攪拌30分鐘混合均勻，將混合放入儲料罐中，進行噴霧干燥，得到顆粒狀的該高電阻率降濾失劑。
經(jīng)測定該高電阻率降濾失劑能夠有效提高鉆井液的電阻率并具有優(yōu)良的降濾失效果。
實施例3按如下重量配比選取原料云南省產(chǎn)年輕褐煤30.0kg，氫氧化鈉8.0kg，甲醛17.0kg，環(huán)氧丙烷6.0kg，磺化劑亞硫酸氫鈉11.0kg，非離子表面活性劑聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚9.0kg。
將褐煤和氫氧化鈉投入到100kg水中，在110～140℃的高溫下蒸煮2～3小時，反應(yīng)生成腐殖酸鈉，降溫沉淀，然后取上清液放入反應(yīng)罐中，加入甲醛和磺化劑亞硫酸氫鈉，升溫到140～150℃進行磺化反應(yīng)2～3小時，然后降溫到40℃，加入環(huán)氧丙烷和過氧化鉀引發(fā)劑，保溫在70～90℃范圍內(nèi)進行絡(luò)合反應(yīng)1.5～2.5小時，得到含有機大分子絡(luò)合物的混合物。降溫到40℃，然后加入非離子表面活性劑聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚，攪拌30分鐘混合均勻，將混合放入儲料罐中，進行噴霧干燥，得到顆粒狀的該高電阻率降濾失劑。
經(jīng)測定該高電阻率降濾失劑能夠有效提高鉆井液的電阻率并具有優(yōu)良的降濾失效果。
實施例4按如下重量配比選取原料云南省產(chǎn)年輕褐煤50.0kg，氫氧化鈉6.0kg，甲醛13.0kg，順丁烯二酸酐10.0kg，磺化劑亞硫酸氫鉀7.0kg，引發(fā)劑過硫酸鉀10.0kg，非離子表面活性劑聚氧乙烯山梨醇酐油酸酯(吐溫80)6.0kg。
將褐煤和氫氧化鈉投入到200kg水中，在110～140℃的高溫下蒸煮2～3小時，反應(yīng)生成腐殖酸鈉，降溫沉淀，然后取上清液放入反應(yīng)罐中，加入甲醛和磺化劑亞硫酸氫鉀，升溫到140～150℃進行磺化反應(yīng)2～3小時，然后降溫到40℃，加入順丁烯二酸酐和過硫酸鉀引發(fā)劑，保溫在70～90℃范圍內(nèi)進行絡(luò)合反應(yīng)1.5～2.5小時，得到含有機大分子絡(luò)合物的混合物。降溫到20℃，然后加入非離子表面活性劑聚氧乙烯山梨醇酐油酸酯，攪拌30分鐘混合均勻，將混合放入儲料罐中，進行噴霧干燥，得到顆粒狀的該高電阻率降濾失劑。
經(jīng)測定該高電阻率降濾失劑能夠有效提高鉆井液的電阻率并具有優(yōu)良的降濾失效果。
權(quán)利要求
1.一種高電阻率降濾失劑，其特征在于它包括如下重量配比的原料組成褐煤30～60重量份，氫氧化鈉3～8重量份，甲醛7～13重量份，順丁烯二酸酐或環(huán)氧丙烷6～10重量份，引發(fā)劑7～15重量份，磺化劑7～11重量份，非離子表面活性劑5～9重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電阻率降濾失劑，其特征在于所述的引發(fā)劑包括過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電阻率降濾失劑，其特征在于所述的磺化劑包括焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電阻率降濾失劑，其特征在于所述的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯羧酸酯或聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚。
5.權(quán)利要求1所述的高電阻率降濾失劑的制備方法，其特征在于將30～60重量份的褐煤和3～8重量份的氫氧化鈉放入水中經(jīng)110～140℃高溫蒸煮2～3小時，然后降溫沉淀，取上清液放入反應(yīng)罐中，加入7～13重量份的甲醛、7～11重量份的磺化劑，升溫到140～150℃，反應(yīng)2～3小時，然后降溫并加入6～10重量份的添加劑順丁烯二酸酐或環(huán)氧丙烷和7～15重量份的引發(fā)劑，保溫在70～90℃進行絡(luò)合反應(yīng)1.5～2.5小時，最后降溫到40℃以下加入5～9重量份的非離子表面活性劑，攪拌均勻，經(jīng)干燥得到高電阻率降濾失劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電阻率降濾失劑的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑包括過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化鉀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電阻率降濾失劑的制備方法，其特征在于所述的磺化劑包括焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電阻率降濾失劑的制備方法，其特征在于所述的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯羧酸酯或聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚。
全文摘要
高電阻率降濾失劑及其制備方法，屬于石油工業(yè)鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域。它包括如下重量配比的原料組成褐煤30～60重量份，氫氧化鈉3～8重量份，甲醛7～13重量份，順丁烯二酸酐或環(huán)氧丙烷6～10重量份，引發(fā)劑7～15重量份，磺化劑7～11重量份，非離子表面活性劑5～9重量份。本發(fā)明還提供了該高電阻率降濾失劑的制備方法。該高電阻率降濾失劑能有效降低泥漿失水，保證鉆井泥漿體系的無固相狀態(tài)的同時，有效提高鉆井液體系的電阻率，能使井測順利進行，可替代鉆井液中加入石油提高電阻率的操作，節(jié)約成本并減少對環(huán)境的污染。
文檔編號C09K8/02GK101054511SQ20061007306
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者王波, 段方田, 艾雙 申請人:北京天合富華科技有限公司