專利名稱：一種鉆井液用降濾失劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液用降濾失劑及其制備方法，更確切地說，是一種磺化酚醛腐殖酸樹脂-烯基單體接枝共聚物鉆井液用高溫降濾失劑及其制備方法，屬油田化學(xué)鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著鉆遇地層的日趨復(fù)雜，深井、超深井越來越多，井底溫度可達(dá)200°C以上的高溫，高溫條件下對(duì)鉆井液性能提出了更苛刻的要求，降濾失劑是保證鉆井液性能的關(guān)鍵處理劑之一，其性能好壞是保證鉆井液性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的聚合物降濾失劑相 對(duì)分子質(zhì)量高，為了在鹽水鉆井液和高溫條件下起到降濾失作用，就必須提高加入量，帶來的不利影響是使鉆井液粘度提高，流變性不易控制?！痘r(shí)刊》1998年第12期介紹了由AM,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)與腐植酸接枝共聚得到的一種抗溫、抗鹽的鉆井液降濾失劑，其抗溫能力達(dá)到180°C?！短旖蚧ぁ?008年第2期介紹了以褐煤為原料制得腐植酸鈉，再以AMPS、丙烯酰胺和腐植酸鈉為單體，采用過硫酸銨和亞硫酸氫鈉氧化還原體系作引發(fā)劑，用水溶液聚合法合成的共聚物降濾失劑，在淡水基漿中經(jīng)過180°C老化后，150°C下的高溫高壓濾失量可以控制在30mL以下。美國發(fā)明專利(US5028271)在1991年7月2日公開了一種乙烯基單體接枝褐煤降濾失劑，用于接枝共聚的單體可以是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，二甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，乙烯基，醋酸乙烯，丙烯腈，二甲氨基甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，乙烯基磺酸，甲基丙烯酸二甲氨基氯化銨，丙烯酸中兩種或兩種以上，該接枝共聚物可以抗177°C的高溫。美國發(fā)明專利(US7523784，US7842652)分別在2009年4月28日和2010年11月30日公開了一種適用于油井水泥降濾失劑的腐殖酸乙烯基單體接枝共聚物?！段髂鲜痛髮W(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2010年第4期介紹了一種相對(duì)分子質(zhì)量低的A0BS/AM/AA-腐殖酸接枝共聚物，其采用腐殖酸與丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)接枝共聚得到，其熱穩(wěn)定性好，抗溫達(dá)到240°C，在淡水、鹽水和飽和鹽水鉆井液中均具有較好的降濾失作用，對(duì)鉆井液黏度影響較小，可以有效地控制鉆井液的高溫稠化，與SMC、SMP等具有良好的配伍性，用于密度2. 57g/cm3的氯化鉀鉆井液中，可以有效地控制鉆井液的高溫高壓濾失量和流變性?，F(xiàn)有的聚合物降濾失劑基本可以滿足200°C以內(nèi)鉆井的需求，但是不能滿足鹽水和飽和鹽水鉆井液高溫高壓濾失量及流變性控制的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉆井液用降濾失劑，能夠較好的控制鉆井液的流變性和降低鉆井液高溫高壓濾失量。同時(shí)本發(fā)明還提供一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，采用水溶液聚合，反應(yīng)過程操作簡(jiǎn)單，容易控制。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)
一種鉆井液用降濾失劑，由苯酚、甲醛、腐殖酸鹽、焦亞硫酸鹽、無水亞硫酸鹽一步反應(yīng)得到磺化酚醛腐殖酸樹脂；在引發(fā)劑存在下，磺化酚醛腐殖酸樹脂再與氫氧化鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、烷基丙烯酰胺的混合物進(jìn)行接枝共聚，烘干、粉碎，即得磺化酚醛腐殖酸樹脂-烯基單體接枝共聚物。—種鉆井液用降濾失劑的制備方法，原料采用質(zhì)量份比，包括以下步驟(I)將550 650份水、40 80份氫氧化鈉加入反應(yīng)器,待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入290 311份AMPS，然后加入126 154份丙烯酰胺和135 165份烷基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體A的反應(yīng)混合物；(2)將步驟I得到的單體A的反應(yīng)混合物與磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液混合后，于55 80°C下加入I. 0 3. 0份引發(fā)劑，保持在此溫度下進(jìn)行共聚反應(yīng)4 6小時(shí)，烘干、粉 碎，即得到AMPS/AM/DMAM-磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。步驟(2)所述磺化酚醛腐殖酸樹脂按以下方法制備將280 320份水、94份苯酚、200 217份甲醛、95 110份腐殖酸鹽、60. 8 76份焦亞硫酸鹽、22 107份無水亞硫酸鹽加入反應(yīng)器中，于120 165°C下反應(yīng)6 8小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂。所述的腐殖酸鹽為腐殖酸鉀或腐殖酸鈉。所述的焦亞硫酸鹽為焦亞硫酸鉀或焦亞硫酸鈉。所述的無水亞硫酸鹽為無水亞硫酸鉀或無水亞硫酸鈉。上述原料中，所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水中的一種。上述原料中，所述的烷基丙烯酰胺為N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、異丁基丙烯酰胺中的一種。本發(fā)明的有益效果是( I)本發(fā)明的磺化酚醛腐殖酸樹脂-烯基單體接枝共聚物在高溫條件下既具有控制鉆井液流變性又具有降低鉆井液高溫高壓濾失量的性能，同時(shí)既提高了鏈狀聚合物側(cè)鏈的熱穩(wěn)定性，又改善了磺化酚醛樹脂的抗鹽能力，保證產(chǎn)品在高溫(220°C)高鹽(飽和鹽水)條件下具有良好性能。(2)本發(fā)明采用水溶液聚合，反應(yīng)過程容易控制、操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境無污染，由于引入了價(jià)格低廉的腐殖酸，降低了聚合物的原料成本，有利于推廣。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例I將320g水、94g苯酚、208g甲醛、IOOg腐殖酸鈉、66. 5g焦亞硫酸鈉、88. 2g無水亞硫酸鈉加入反應(yīng)器中，于120°c下反應(yīng)8小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂df600g水、60g氫氧化鈉加入反應(yīng)瓶，待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入310. 5gAMPS，然后加入140g丙烯酰胺和150gN, N-二甲基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體的反應(yīng)混合物；將磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液與單體的反應(yīng)混合物混合均勻，于55°C下加入I. Sg過硫酸銨引發(fā)劑，保持在此溫度下反應(yīng)5小時(shí)，烘干、粉碎，即得到P (AMPS-AM-AAM) /磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。實(shí)施例2將320g水、94g苯酚、217g甲醛、IlOg腐殖酸鉀、76g焦亞硫酸鉀、82g無水亞硫酸鉀加入反應(yīng)器中，于125°C下反應(yīng)7小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂df 550g水、56g氫氧化鈉加入反應(yīng)瓶，待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入290gAMPS，然后加入126g丙烯酰胺和140gN，N-二甲基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體的反應(yīng)混合物。將磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液與單體的反應(yīng)混合物混合均勻，于60°C下加入I. 5g過硫酸銨引發(fā)劑，保持在此溫度下反應(yīng)6小時(shí)，烘干、粉碎，即得到P (AMPS-AM-AAM) /磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。實(shí)施例3將280g水、94g苯酚、200g甲醛、95g腐殖酸鈉、60. 8g焦亞硫酸鈉、107g無水亞硫酸鈉加入反應(yīng)器中，于165°C下反應(yīng)7小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂df 650g水、64g氫氧化鈉加入反應(yīng)瓶，待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入311gAMPS，然后加入154g丙烯酰胺和135gN, N-二甲基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體的反應(yīng)混合物；將磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液與單體的反應(yīng)混合物混合均勻，于65°C下加入I. Sg過硫酸銨引發(fā)劑，保持在此溫 度下反應(yīng)6小時(shí)，烘干、粉碎，即得到P (AMPS-AM-AAM) /磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。實(shí)施例4將280g水、94g苯酚、217g甲醛、105g腐殖酸鉀、76g焦亞硫酸鉀、82g無水亞硫酸鉀加入反應(yīng)器中，于125°C下反應(yīng)8小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂。將600g水、60g氫氧化鈉加入反應(yīng)瓶，待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入310. 5gAMPS，然后加入140g丙烯酰胺和150gN-異丁基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體的反應(yīng)混合物。將磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液與單體的反應(yīng)混合物混合均勻，于70°C下加入I. 5g過氧化氫引發(fā)劑，保持在此溫度下反應(yīng)6小時(shí)，烘干、粉碎，即得到P (AMPS-AM-AAM) /磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。實(shí)施例5將320g水、94g苯酚、208g甲醛、IOOg腐殖酸鈉、66. 5g焦亞硫酸鈉、88. 2g無水亞硫酸鈉加入反應(yīng)器中，于145°C下反應(yīng)6小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂。將600g水、60g氫氧化鈉加入反應(yīng)瓶，待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入310. 5gAMPS，然后加入126g丙烯酰胺和165gN, N-二乙基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體的反應(yīng)混合物。將磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液與單體的反應(yīng)混合物混合均勻，于75°C下加入2. Og過硫酸鉀引發(fā)劑，保持在此溫度下反應(yīng)6小時(shí)，烘干、粉碎，即得到P (AMPS-AM-AAM) /磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。實(shí)施例6將320g水、94g苯酚、208g甲醛、IOOg腐殖酸鈉、66. 5g焦亞硫酸鈉、88. 2g無水亞硫酸鈉加入反應(yīng)器中，于145°C下反應(yīng)6小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂。將600g水、60g氫氧化鈉加入反應(yīng)瓶，待氫氧化鈉溶解、冷卻后，加入310. 5gAMPS,然后加入140g丙烯酰胺和135gN-異丙基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體的反應(yīng)混合物。將磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液與單體的反應(yīng)混合物混合均勻，于80°C下加入I. Sg過硫酸銨引發(fā)劑，保持在此溫度下反應(yīng)6小時(shí)，烘干、粉碎，即得到P (AMPS-AM-AAM) /磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。上述實(shí)施例I所制備的高溫鉆井液降濾失劑在高密度飽和鹽水鉆井液中的降濾失性能見表I。鉆井液組成為1. 5%膨潤土漿+6%SMC+0. 5%XJ降粘劑+5%HTASP+2%Na0H+0. 1%表面活性劑+NaCl至飽和，用重晶石加重至密度2. 25g/cm3。鉆井液于220°C下老化16h，加入1%的純堿，高速攪拌20分鐘，于60°C下測(cè)定鉆井液性能，高溫高壓濾失量(FLhthp)于180°C，壓差3. 5MPa下測(cè)定。表I本發(fā)明中由實(shí)施例I制備的產(chǎn)品在高密度飽和鹽水鉆井液中的應(yīng)用效果對(duì)
權(quán)利要求
1.一種鉆井液用降濾失劑，由苯酚、甲醛、腐殖酸鹽、焦亞硫酸鹽、無水亞硫酸鈉一步反應(yīng)得到磺化酚醛腐殖酸樹脂；在引發(fā)劑存在下，磺化酚醛腐殖酸樹脂再與氫氧化鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、烷基丙烯酰胺的混合物進(jìn)行接枝共聚，烘干、粉碎，即得磺化酚醛腐殖酸樹脂-烯基單體接枝共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鉆井液用降濾失劑，其特征是所述的腐殖酸鹽為腐殖酸鉀或腐殖酸鈉；所述的焦亞硫酸鹽為焦亞硫酸鉀或焦亞硫酸鈉；所述的無水亞硫酸鹽為無水亞硫酸鉀或無水亞硫酸鈉。
3.一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，原料采用質(zhì)量份比，包括以下步驟 (1)將550 650份水、40 80份氫氧化鈉加入反應(yīng)器,待氫氧化鈉溶解、冷卻后,力口入290 311份AMPS，然后加入126 154份丙烯酰胺和135 165份烷基丙烯酰胺，攪拌至全部溶解，得到單體A的反應(yīng)混合物； (2)將步驟(I)得到的單體A的反應(yīng)混合物與磺化酚醛腐殖酸樹脂溶液混合后，于55 80°C下加入I. O 3. O份引發(fā)劑，保持在此溫度下進(jìn)行共聚反應(yīng)4 6小時(shí)，烘干、粉碎，即得到AMPS / AM / DMAM-磺化酚醛腐殖酸樹脂接枝共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，其特征是步驟(2)所述的磺化酚醛腐殖酸樹脂按以下方法制備將280 320份水、94份苯酚、200 217份甲醛、95 110份腐殖酸鹽、60. 8 76份焦亞硫酸鹽、22 107份無水亞硫酸鹽加入反應(yīng)器中，于120 165°C下反應(yīng)6 8小時(shí)，得到磺化酚醛腐殖酸樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，其特征是所述的腐殖酸鹽為腐殖酸鉀或腐殖酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，其特征是所述的焦亞硫酸鹽為焦亞硫酸鉀或焦亞硫酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，其特征是所述的無水亞硫酸鹽為無水亞硫酸鉀或無水亞硫酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鉆井液用降濾失劑的制備方法，其特征是所述的引發(fā)劑是過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鉆井液用超高溫降濾失劑的制備方法，其特征是所述的烷基丙烯酰胺是N，N- 二甲基丙烯酰胺、N, N- 二乙基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、異丁基丙烯酰胺中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液用降濾失劑及其制備方法，屬油田化學(xué)鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域，由苯酚、甲醛、腐殖酸鹽、焦亞硫酸鹽、無水亞硫酸鹽一步反應(yīng)得到磺化酚醛腐殖酸樹脂；在引發(fā)劑存在下，磺化酚醛腐殖酸樹脂再與氫氧化鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺的混合物進(jìn)行接枝共聚，烘干、粉碎，即得磺化酚醛腐殖酸樹脂-烯基單體接枝共聚物，既具有控制鉆井液流變性又具有降低鉆井液高溫高壓濾失量的功能，同時(shí)既提高了鏈狀聚合物側(cè)鏈的熱穩(wěn)定性，又改善了磺化酚醛樹脂的抗鹽能力，保證產(chǎn)品在高溫高鹽條件下具有良好性能。
文檔編號(hào)C09K8/035GK102766240SQ201210254900
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王中華 申請(qǐng)人:中國石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院, 中國石油化工股份有限公司