一種降濾失劑、其降濾失劑組合物及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，尤其包括一種降濾失劑、包含其的油基鉆井液及制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉆井液是鉆探過程中，孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)。鉆井液被公認(rèn)為至少有以下十 種作用：（1)清潔井底，攜帶巖肩。保持井底清潔，避免鉆頭重復(fù)切削，減少磨損，提高效率；
[2] 冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度，減少鉆具磨損，提高鉆具的使用壽命；（3)平衡 井壁巖石側(cè)壓力，在井壁形成濾餅，封閉和穩(wěn)定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。（4) 平衡(控制)地層壓力。防止井噴，井漏，防止地層流體對鉆井液的污染；（5)懸浮巖肩和加重 劑。降低巖肩沉降速度，避免沉沙卡鉆；（6)在地面能沉除砂子和巖肩；（7)有效傳遞水力功 率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率；（8)承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井液 對鉆具和套管的浮力，可減小起下鉆時起升系統(tǒng)的載荷；（9)提供所鉆地層的大量資料。利 用鉆井液可進(jìn)行電法測井，巖肩錄井等獲取井下資料；（10)水力破碎巖石。鉆井液通過噴嘴 所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。
[0003] 油基鉆井液是以是一種以油為分散介質(zhì)，以加重劑、各種化學(xué)處理劑及水等為分 散相的溶膠懸浮混合體系。油基鉆井液由于具有抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑 性好和對油氣層損害小等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛應(yīng)用于鉆探深井超深井、大斜度定向井、多分支 井和水平井等復(fù)雜地層井。降濾失劑作為油基鉆井液體系中的關(guān)鍵組分，主要作用為使鉆 井液在井壁上形成薄而致密的泥餅、降低濾失量，維持井眼穩(wěn)定以及減少鉆井液液固相侵 入地層、損害油氣層，是必不可少的處理劑之一。目前，油基鉆井液用降濾失劑主要分為高 分子聚合物類、腐殖酸胺類、木質(zhì)素類和瀝青類產(chǎn)品，其中瀝青類降濾失劑具有取材廣泛和 價格便宜等優(yōu)勢，在過去的一段時間內(nèi)被廣泛應(yīng)用，然而瀝青類降濾失劑存在降低鉆速、污 染環(huán)境和加量大等缺點(diǎn)，在國內(nèi)環(huán)境敏感區(qū)域和國外大部分地區(qū)的油基鉆井液配方中，已 對其限制使用。因而提供一種可提高鉆速、對環(huán)境損傷小、添加量效的降濾失劑或其組合物 具有很現(xiàn)實(shí)的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有的瀝青類降濾失劑存在降低鉆速、污染環(huán)境和加量大 等缺點(diǎn)，不利于油基鉆井液的使用。
[0005] 本發(fā)明的第一個目的在于提供一種降濾失劑。所述降濾失劑為磺化樹脂。
[0006] 進(jìn)一步地，所述磺化樹脂為烯基磺酸或其衍生物的共聚物中的一種或幾種的混合 物。
[0007] 進(jìn)一步地，所述烯基磺酸為乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酰氧丁基 磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸、2-丙烯酰胺基十六烷基磺 酸、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一種或多種。如，所述 磺化樹脂可為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和Ν，Ν~亞甲基-二丙烯酰胺的共聚 物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和N-乙烯基-N-烷基酰胺的共聚物，乙烯基胺和 乙烯基磺酸的共聚物，磺化苯乙烯和馬來酸酐的共聚物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N-烷基丙烯酰胺的共聚物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和陽離子單體的聚合物， 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和衣康酸的聚合物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、 丙烯酰胺與乙烯基吡咯烷酮的聚合物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、二甲基二 烯丙基氯化胺和順丁烯二酸的離子型四元共聚物，（2-丙烯酰氧)-異戊烯磺酸鈉與丙烯酰 胺、丙烯酸的共聚物，磺甲基丙烯酰胺、陽離子單體和丙烯酰胺的聚合物，烷基磺化丙烯酸 酯懸浮聚合的彈性微球等一系列磺化樹脂。
[0008] 進(jìn)一步地，所述磺化樹脂為磺化聚合物單體與腐殖酸的接枝共聚物。腐殖酸是一 類呈黑色或棕色的無定型大分子天然化合物，因其自身結(jié)構(gòu)中含有多種官能基團(tuán)，具有親 水性、絡(luò)合能力以及較強(qiáng)的吸附分散能力，常常被選作生產(chǎn)抗高溫降濾失劑的主要材料。腐 殖酸通常是水溶性的，不能直接用于油基鉆井液中，需要對其親油改性，才能分散在油基鉆 井液中，將腐殖酸與常見的磺化單體進(jìn)行接枝共聚可得到另一種類型的磺化樹脂。
[0009] 本發(fā)明的第二個目的在于提供一種降濾失劑組合物。所述降濾失劑組合物包括上 述的降濾失劑，還包括瀝青、表面活性劑和基油。表面活性劑為磺酸鹽、硬脂酸鹽、烷基聚氧 乙烯醇醚、失水山梨醇脂肪酸酯等常見的油基鉆井液用表面活性劑。
[0010] 優(yōu)選地，所述基油為白油、柴油、植物油、氣制油或生物柴油中的一種或幾種的混 合物。
[0011] 優(yōu)選地，所述瀝青為氧化瀝青或磺化瀝青。
[0012] 進(jìn)一步地，所述降濾失劑組合物，按重量份數(shù)計，包括以下組分：白油5份，瀝青10 ~20份，表面活性劑3~10份，磺化樹脂30~50份。
[0013]優(yōu)選地，所述降濾失劑組合物，按重量份數(shù)計，包括以下組分:基油5份，瀝青12~ 16份，表面活性劑4~8份，磺化樹脂35~45份。
[0014] 本發(fā)明的第三個目的在于提供上述的降濾失劑組合物的制備方法，其包括以下步 驟：
[0015] (1)將瀝青加熱至110~130°c后加入磺化樹脂，攪拌均勻得到混合物A;
[0016] (2)維持混合物A的溫度在110~130°C，在混合物中加入基油，維持溫度攪拌均勻 后得到混合物B;
[0017] ⑶將混合物B緩慢降至室溫后與表面活性劑攪拌均勻，之后靜置、干燥即得。
[0018] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0019] 1.本發(fā)明提供的降濾失劑及其組合物，采用磺化樹脂為降濾失劑主體，與瀝青等 復(fù)配而成，一方面降低了濾清對鉆速的影響，降低了對環(huán)境的損傷，降低了總體的濾失率， 另一方面優(yōu)化了產(chǎn)物的性能，易于運(yùn)輸和調(diào)配。
[0020] 2.本發(fā)明提供的磺化樹脂作為降濾失劑，具有良好的抗高溫性能，其為用多元共 聚物，降低了高溫時降濾失劑的解吸附作用，增強(qiáng)了濾餅的穩(wěn)定性。
[0021] 3.本發(fā)明中將磺化樹脂與瀝青、表面活性劑和基油復(fù)配而成降濾失劑組合物，并 反復(fù)試驗(yàn)出其較佳配比，制備方法簡單容易控制，得到的降濾失劑組合物為固體形式，性質(zhì) 穩(wěn)定、粒子細(xì)小且分布均勻，利于油基鉆井液的配置使用。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種降濾失劑組合物，按重量份數(shù)計，包括以下組分：白油5份，瀝青10份，表面活 性劑5份，磺化樹脂30份。
[0025] 其中，所述瀝青或磺化瀝青，所述表面活性劑為為磺酸鹽、硬脂酸鹽、烷基聚氧乙 烯醇醚、失水山梨醇脂肪酸酯等常見的油基鉆井液用表面活性劑。所述磺化樹脂為烯基磺 酸的共聚物，所述烯基磺酸為乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸、2-丙烯酰胺基十六烷基磺酸、2-丙 烯酰氧基-2-甲基丙磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一種或多種。
[0026] 制備上述降濾失劑組合物時，按照以下步驟實(shí)施：
[0027] (1)將磺化瀝青加熱至115°C后加入磺化樹脂，攪拌均勻得到混合物A;
[0028] (2)維持混