一種鉆井液降濾失劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井液降濾失劑及其制備方法，降濾失劑包括以下組分：乙二醇雙甲基丙烯酸酯，硬脂酸鋅，鄰苯二甲酸二辛酯，二環(huán)己胺，聚異丁烯，滑石粉，鈦酸酯，安息香酸鈉，羧甲基纖維素，磷酸二氫鈉，丙烯酸，有機(jī)氫聚硅氧烷，水。制備方法為將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜中，加熱混合均勻，加入二環(huán)己胺和安息香酸鈉，攪拌反應(yīng)后再加入鈦酸酯和羧甲基纖維素，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅氧烷，加熱攪拌均勻，然后將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入其中，混合均勻，最后在加熱攪拌狀態(tài)下分批次加入磷酸二氫鈉水溶液，直至加完。本發(fā)明提供的降濾失劑具有高溫穩(wěn)定，耐酸堿，耐鹽性，降濾失效果優(yōu)異的特點(diǎn)。
【專利說明】一種鉆井液降濾失劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田鉆井用試劑，具體涉及一種鉆井液降濾失劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在鉆井過程中，由于壓差的作用，鉆井液中的水分不可避免地通過井壁濾失到地 層中，造成鉆井液失水。隨著水分進(jìn)入地層，鉆井液中粘土顆粒便附著在井壁上形成"濾 餅"，形成一個(gè)濾餅井壁。由于濾餅井壁比原來的井壁致密得多，所以它一方面阻止了鉆井 液的進(jìn)一步失水，一方面起到了保護(hù)井壁的作用。但是在濾餅井壁形成的過程中，濾失的水 分過多，濾餅過厚，細(xì)粘土顆粒隨水分進(jìn)入地層等都會(huì)影響正常鉆井，并對地層造成傷害。
[0003] 鉆井液的濾失及濾餅的形成在鉆井過程中鉆井液的濾失是必然的，通過濾失可形 成濾餅保護(hù)井壁。但是鉆井液濾失量過大，易引起頁巖膨脹和坍塌，造成井壁不穩(wěn)定。此外， 濾失量增大的同時(shí)濾餅增厚，使井徑縮小，給旋轉(zhuǎn)的鉆具造成較大的扭矩，起下鉆時(shí)引起抽 汲和壓力波動(dòng)，易造成壓差卡鉆。因此，適當(dāng)?shù)乜刂茷V失量是鉆井液的重要性能之一。顯然， 鉆井液的濾失量與地層滲透率密切相關(guān)。但鉆井液發(fā)生濾失的同時(shí)就有濾餅形成，鉆井液 再發(fā)生濾失時(shí)，必須經(jīng)過已經(jīng)形成的濾餅。因此，決定濾失量大小的主要因素是濾餅的滲透 率。如何形成低滲透率的高質(zhì)量濾餅，阻止鉆井液的進(jìn)一步濾失，是鉆井液配制中要考慮的 主要問題之一。
[0004] 降濾失劑分子主要是通過吸附作用吸附在粘土顆粒表面形成吸附水化層，同時(shí)提 高粘土的ξ電位，因而增大顆粒聚結(jié)的機(jī)械阻力和靜電排斥力，提高鉆井液的聚結(jié)穩(wěn)定 性，使粘土顆粒保持多級(jí)分散狀態(tài)，并有相對較多的顆粒，在一定壓差作用下，通過物理填 塞作用以形成致密的泥餅，減低濾失量。可見，通過降濾失劑的吸附作用改善濾餅內(nèi)部結(jié)構(gòu) 是控制濾失量的關(guān)鍵。
[0005] 根據(jù)降濾失劑的降濾失原理，目前已經(jīng)一系列的降濾失劑得到了開發(fā)應(yīng)用，申請 號(hào)為201310195972. 6的中國專利公開了一種用于油氣田鉆井作業(yè)中的鉆井液降濾失劑及 其制備方法。它克服在鉆井過程中，因地層溫度高、礦化度大，造成鉆井液稠化時(shí)間縮短、濾 失量增大、性能變差的問題；申請?zhí)枮?01410210269. 2的中國專利公開了一種鉆井液降濾 失劑及其制備方法，降濾失劑包括：苯酚，氯乙酸鈉，環(huán)氧氯丙烷，甲醛，焦亞硫酸鈉，無水硫 酸鈉，氫氧化鈉，三甲胺，2-氯乙烷磺酸鈉，羧甲基纖維素，丙烯酸胺，乙酸乙烯酯份，二甲基 二烯丙基氯化銨和水。該降濾失劑可以在高溫高壓下起到良好的降濾失效果。但是以上現(xiàn) 有技術(shù)中雖然對降濾失劑進(jìn)行了一定的改進(jìn)，增強(qiáng)了效果，但是對于深井鉆井液日益提升 的耐高溫、耐酸堿等要求仍然不能滿足，而目前仍然沒有一種能夠在超過300°C的高溫條件 下使用并且性能穩(wěn)定的降濾失劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種鉆井液降濾失劑及 其制備方法，具有高溫穩(wěn)定，耐酸堿，耐鹽性等，降濾失效果優(yōu)異。
[0007] 本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種鉆井液降濾失劑，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯8-15份，硬脂 酸鋅2-6份，鄰苯二甲酸二辛酯5-10份，二環(huán)己胺3-7份，聚異丁烯6-13份，滑石粉2-8份， 鈦酸酯1-5份，安息香酸鈉5-12份，羧甲基纖維素2-10份，磷酸二氫鈉3-8份，丙烯酸6-15 份，有機(jī)氫聚硅氧烷〇. 5-2份，水40-60份。
[0009] 所述的鉆井液降濾失劑，可以優(yōu)選為以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯 10-13份，硬脂酸鋅3-5份，鄰苯二甲酸二辛酯6-8份，二環(huán)己胺4-6份，聚異丁烯8-12份， 滑石粉3-6份，鈦酸酯3-5份，安息香酸鈉6-10份，羧甲基纖維素4-8份，磷酸二氫鈉4-7 份，丙烯酸9-13份，有機(jī)氫聚硅氧烷0. 8-1. 5份，水50-58份。
[0010] 以上所述的鉆井液降濾失劑，可以進(jìn)一步優(yōu)選為以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲 基丙烯酸酯12份，硬脂酸鋅4份，鄰苯二甲酸二辛酯7份，二環(huán)己胺5份，聚異丁烯10份， 滑石粉5份，鈦酸酯4份，安息香酸鈉8份，羧甲基纖維素7份，磷酸二氫鈉5份，丙烯酸12 份，有機(jī)氫聚硅氧烷1. 2份，水55份。
[0011] 一種以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟如下：
[0012] 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜 中，加熱至70-80°C，攪拌混合均勻，加入二環(huán)己胺和安息香酸鈉，攪拌反應(yīng)40-60分鐘，得 到混合物一；
[0013] 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅 氧烷，加熱至90-100°C，攪拌5-10分鐘，降溫至50-60°C，得到混合物二；
[0014] 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混 合物三；步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至90-KKTC，在攪拌 狀態(tài)下將該水溶液分3-8次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌10-20分鐘,然 后再加入另一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)行，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攪拌5-10 分鐘后開始降溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
[0015] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟一中攪拌混合均勻的攪拌速度可以 為200-300轉(zhuǎn)/分鐘。
[0016] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟一中攪拌反應(yīng)的攪拌速度可以為 80-120轉(zhuǎn)/分鐘。
[0017] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟二中加熱至90-KKTC的過程中可以 以5-10°C /分鐘的加熱速度進(jìn)行。
[0018] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟二中攪拌速度可以為80-120轉(zhuǎn)/分 鐘。
[0019] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟四中整個(gè)過程中可以保持溫度為 90-100。。。
[0020] 本發(fā)明提供的鉆井液降濾失劑具有優(yōu)良的耐高溫性能以及降濾失性能，同時(shí)具有 很好的耐酸堿性能，其中耐酸性達(dá)到了 500小時(shí)無異常，耐堿性達(dá)到了 520小時(shí)無異常，分 別在200°C、300°C、400°C條件下測試表觀粘度與高溫高壓濾失量，結(jié)果表明，在400°C的條 件下仍然能保持很穩(wěn)定的表觀粘度以及降濾失性，其中表觀粘度達(dá)到了 26mPa · s，高溫高 壓濾失量達(dá)到了 15mL以下，因此可以作為深井鉆井液使用，發(fā)揮良好的降濾失效果。

【具體實(shí)施方式】：
[0021] 實(shí)施例1
[0022] -種鉆井液降濾失劑，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯8份，硬脂酸鋅 2份，鄰苯二甲酸二辛酯5份，二環(huán)己胺3份，聚異丁烯6份，滑石粉2份，鈦酸酯1份，安息 香酸鈉5份，羧甲基纖維素2份，磷酸二氫鈉3份，丙烯酸6份，有機(jī)氫聚硅氧烷0. 5份，水 40份。
[0023] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟如下：
[0024] 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜 中，加熱至70°C，攪拌混合均勻，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘，然后加入二環(huán)己胺和安息香酸 鈉，攪拌反應(yīng)40分鐘，其中攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合物一；
[0025] 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅 氧烷，以5°C /分鐘的加熱速度加熱至90°C，攪拌5分鐘，攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分鐘，降溫至 50°C，得到混合物二；
[0026] 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混 合物三；步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至90°C，在攪拌狀態(tài) 下將該水溶液分3次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌20分鐘，然后再加入另 一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)行，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攪拌10分鐘后開始 降溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 一種鉆井液降濾失劑，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯10份，硬脂酸 鋅3份，鄰苯二甲酸二辛酯6份，二環(huán)己胺4份，聚異丁烯8份，滑石粉3份，鈦酸酯3份，安 息香酸鈉6份，羧甲基纖維素4份，磷酸二氫鈉4份，丙烯酸9份，有機(jī)氫聚硅氧烷0. 8份， 水50份。
[0029] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟如下：
[0030] 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜 中，加熱至75°C，攪拌混合均勻，攪拌速度為220轉(zhuǎn)/分鐘，然后加入二環(huán)己胺和安息香酸 鈉，攪拌反應(yīng)48分鐘，其中攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合物一；
[0031] 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅 氧烷，以6°C /分鐘的加熱速度加熱至95°C，攪拌6分鐘，攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分鐘，降溫至 55 °C，得到混合物二；
[0032] 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混 合物三；步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至95°C，在攪拌狀態(tài) 下將該水溶液分5次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌18分鐘，然后再加入另 一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)彳丁，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攬祥8分鐘后開始降 溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 一種鉆井液降濾失劑，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯12份，硬脂酸 鋅4份，鄰苯二甲酸二辛酯7份，二環(huán)己胺5份，聚異丁烯10份，滑石粉5份，鈦酸酯4份， 安息香酸鈉8份，羧甲基纖維素7份，磷酸二氫鈉5份，丙烯酸12份，有機(jī)氫聚硅氧烷I. 2 份，水55份。
[0035] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟如下：
[0036] 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜 中，加熱至78°C，攪拌混合均勻，攪拌速度為260轉(zhuǎn)/分鐘，然后加入二環(huán)己胺和安息香酸 鈉，攪拌反應(yīng)55分鐘，其中攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合物一；
[0037] 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅 氧烷，以8°C /分鐘的加熱速度加熱至98°C，攪拌10分鐘，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，降溫 至50°C，得到混合物二；
[0038] 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混 合物三；步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至l〇〇°C，在攪拌狀 態(tài)下將該水溶液分8次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌10分鐘，然后再加入 另一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)行，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攪拌5分鐘后開始 降溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
[0039] 實(shí)施例4
[0040] 一種鉆井液降濾失劑，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯13份，硬脂酸 鋅5份，鄰苯二甲酸二辛酯8份，二環(huán)己胺6份，聚異丁烯12份，滑石粉6份，鈦酸酯5份， 安息香酸鈉10份，羧甲基纖維素8份，磷酸二氫鈉7份，丙烯酸13份，有機(jī)氫聚硅氧烷1. 5 份，水58份。
[0041] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟如下：
[0042] 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜 中，加熱至80°C，攪拌混合均勻，攪拌速度為260轉(zhuǎn)/分鐘，然后加入二環(huán)己胺和安息香酸 鈉，攪拌反應(yīng)55分鐘，其中攪拌速度為110轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合物一；
[0043] 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅 氧燒，以8°C /分鐘的加熱速度加熱至95°C，攪拌7分鐘，攪拌速度為110轉(zhuǎn)/分鐘，降溫至 52 °C，得到混合物二；
[0044] 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混 合物三；
[0045] 步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至98°C，在攪拌狀態(tài) 下將該水溶液分7次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌12分鐘，然后再加入另 一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)彳丁，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攬祥7分鐘后開始降 溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
[0046] 實(shí)施例5
[0047] -種鉆井液降濾失劑，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯15份，硬脂酸 鋅6份，鄰苯二甲酸二辛酯10份，二環(huán)己胺7份，聚異丁烯13份，滑石粉8份，鈦酸酯5份， 安息香酸鈉12份，羧甲基纖維素10份，磷酸二氫鈉8份，丙烯酸15份，有機(jī)氫聚硅氧烷2 份，水60份。
[0048] 以上所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，步驟如下：
[0049] 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜 中，加熱至80°C，攪拌混合均勻，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，然后加入二環(huán)己胺和安息香酸 鈉，攪拌反應(yīng)60分鐘，其中攪拌速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合物一；
[0050] 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅 氧燒，以KTC /分鐘的加熱速度加熱至KKTC，攪拌10分鐘，攪拌速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，降 溫至60°C，得到混合物二；
[0051] 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混 合物三；
[0052] 步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至KKTC，在攪拌狀 態(tài)下將該水溶液分8次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌10分鐘，然后再加入 另一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)行，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攪拌5分鐘后開始 降溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
[0053] 性能測試：
[0054] 將以上實(shí)施例制備得到的鉆井液降濾失劑進(jìn)行性能測試，測定不同溫度條件下的 降濾失效果（其中高溫高壓濾失量中壓強(qiáng)為15MPa)，同時(shí)測定降濾失劑的耐酸、耐堿以及 耐鹽性，結(jié)果見下表：
[0055]

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井液降濾失劑，其特征在于，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙甲基丙烯酸酯 8-15份，硬脂酸鋅2-6份，鄰苯二甲酸二辛酯5-10份，二環(huán)己胺3-7份，聚異丁烯6-13份， 滑石粉2-8份，鈦酸酯1-5份，安息香酸鈉5-12份，羧甲基纖維素2-10份，磷酸二氫鈉3-8 份，丙烯酸6-15份，有機(jī)氫聚娃氧燒0. 5-2份，水40-60份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液降濾失劑，其特征在于，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙 甲基丙烯酸酯10-13份，硬脂酸鋅3-5份，鄰苯二甲酸二辛酯6-8份，二環(huán)己胺4-6份，聚異 丁烯8-12份，滑石粉3-6份，鈦酸酯3-5份，安息香酸鈉6-10份，羧甲基纖維素4-8份，磷 酸二氫鈉4-7份，丙烯酸9-13份，有機(jī)氫聚娃氧燒0. 8-1. 5份，水50-58份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液降濾失劑，其特征在于，以重量組分計(jì)包括：乙二醇雙 甲基丙烯酸酯12份，硬脂酸鋅4份，鄰苯二甲酸二辛酯7份，二環(huán)己胺5份，聚異丁烯10份， 滑石粉5份，鈦酸酯4份，安息香酸鈉8份，羧甲基纖維素7份，磷酸二氫鈉5份，丙烯酸12 份，有機(jī)氫聚硅氧烷1. 2份，水55份。
4. 一種權(quán)利要求1或2或3所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟如 下： 步驟一，將乙二醇雙甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯加入到反應(yīng)釜中，力口 熱至70-80°C，攪拌混合均勻，加入二環(huán)己胺和安息香酸鈉，攪拌反應(yīng)40-60分鐘，得到混合 物一； 步驟二，將鈦酸酯和羧甲基纖維素加入到混合物一中，混合均勻，加入有機(jī)氫聚硅氧 烷，加熱至90-100°C，攪拌5-10分鐘，降溫至50-60°C，得到混合物二； 步驟三，將硬脂酸鋅、滑石粉和丙烯酸加入到混合物二中，攪拌混合均勻，得到混合物 - ? --， 步驟四，將磷酸二氫鈉溶于水中得到水溶液，將混合物三加熱至90-100°C，在攪拌狀態(tài) 下將該水溶液分3-8次加入到混合物三中，每加入一次水溶液后攪拌10-20分鐘，然后再加 入另一次水溶液，以此循環(huán)進(jìn)行，直至水溶液加完，最后一次水溶液加完后攪拌5-10分鐘 后開始降溫，降至室溫即得鉆井液降濾失劑降濾失劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟一中攪拌混 合均勻的攪拌速度為200-300轉(zhuǎn)/分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟一中攪拌反 應(yīng)的攪拌速度為80-120轉(zhuǎn)/分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟二中加熱至 90-100°C的過程中以5-10°C /分鐘的加熱速度進(jìn)行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟二中攪拌速 度為80-120轉(zhuǎn)/分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟四中整個(gè)過 程中保持溫度為90-100°C。
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK104312554SQ201410521515
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】張學(xué)平, 朱忠海 申請人:蘇州長盛機(jī)電有限公司