鑽井液用包被抑制劑及其製備方法
2023-12-10 12:52:32 1
鑽井液用包被抑制劑及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於鑽井【技術領域】，公開了一種鑽井液用包被抑制劑及其製備方法，其中，製備方法包括：1)向反應容器內倒入40～80質量份的水和40～60質量份的水溶性聚合物單體，混合均勻，以及用鹼溶液調整水和水溶性聚合物單體形成的混合物PH為6-10；2)繼續向反應容器內倒入20～100質量份的溶劑油和1～20質量份的乳化劑攪拌均勻，得到混合液；3)向混合液中加入0.01～10質量份的聚合反應引發劑，聚合反應的溫度為0～100℃，聚合反應的時間為1～20小時，聚合反應完畢後形成鑽井液用包被抑制劑。本發明所製備的鑽井液用包被抑制劑具有良好的穩定性，溶解性較好，解決了【背景技術】所述的包被抑制劑存在的溶解困難而導致的防塌性能和包被抑制性能差的問題。
【專利說明】鑽井液用包被抑制劑及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鑽井【技術領域】，更為具體地說，涉及一種鑽井液用包被抑制劑，本發明 還涉及一種鑽井液用包被抑制劑的製備方法。
【背景技術】
[0002] 在石油或天然氣的勘探開發、固體礦床勘探和基礎工程施工中，鑽頭經常會鑽遇 泥頁巖地層。泥頁巖極易水化膨脹，泥頁巖水化膨脹所導致的顆粒分散，往往會造成井壁失 穩、卡鑽等鑽探問題。其中，井壁失穩是鑽井中重大的工程技術難題。井壁穩定是實現安全、 快速、優質鑽井的前提，是控制鑽井成本，影響鑽井綜合效益的關鍵性因素之一。保持井壁 穩定是鑽井液研發的首要因素。鑽井液的防塌和抑制能力的高低，是鑽井液優劣的重要標 志之一，也是國內外鑽井液研究者一直關注的熱點。
[0003] 聚合物類包被抑制劑是鑽井液施工過程中常用的抑制劑，具有選擇性絮凝、抑制 鑽屑分散、穩定井壁、增粘以及降低濾失等功能。目前的聚合物類包被抑制劑多為粉劑，在 現場使用過程中存在溶解困難的問題。目前聚合物常因溶解不徹底而出現魚眼狀缺陷，進 而導致從振動篩跑漿的情況，產品的有效成份不能得到利用，不利於泥漿的防塌抑制。可 見，目前的聚合物類包被抑制劑的防塌性能和包被抑制性能較差。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種鑽井液用包被抑制劑及其製備方法，以解決目前的聚合物類包被 抑制劑存在的溶解困難而導致的防塌性能和包被抑制性能較差的問題。
[0005] 為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0006] 鑽井液用包被抑制劑的製備方法，包括以下步驟：
[0007] 1)向反應容器內倒入40?80質量份的水和40?60質量份的水溶性聚合物單 體，混合均勻，以及用鹼溶液調整水和水溶性聚合物單體形成的混合物PH為6-10 ;
[0008] 2)繼續向所述反應容器內倒入20?100質量份的溶劑油和1?20質量份的乳化 劑攪拌均勻，得到混合液；
[0009] 3)向所述混合液中加入0. 01?10質量份的聚合反應引發劑，聚合反應的溫度為 0?100°C，聚合反應的時間為1?20小時，聚合反應完畢後形成鑽井液用包被抑制劑。 [0010] 優選的，上述製備方法中，所述水溶性聚合物單體為丙烯醯胺、丙烯酸、2-丙烯醯 胺-2-甲基丙磺酸、丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、衣康酸和丙烯酸酯中的一種或幾種。
[0011] 優選的，上述製備方法中，所述鹼溶液為氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶 液或氨水。
[0012] 優選的，上述製備方法中，所述乳化劑為斯潘、吐溫、OP、NP和ΑΕ0中的一種或幾 種。
[0013] 優選的，上述製備方法中，所述乳化劑的HLB值為1-10。
[0014] 優選的，上述製備方法中，所述乳化劑的HLB值為5-8。
[0015] 優選的，上述製備方法中，所述溶劑油為柴油、白油、石蠟、脂肪酸酯或油酸甲酯。
[0016] 優選的，上述製備方法中，所述聚合反應引發劑為氧化還原引發劑或偶氮類引發 劑。
[0017] 優選的，上述製備方法中，步驟2)和步驟3)之間還包括吹氮除氧操作，吹氮除氧 的持續時間至少為30分鐘。
[0018] 鑽井液用包被抑制劑，由上述任意一項所述的製備方法獲取。
[0019] 相比於【背景技術】而言，通過本發明提供的製備方法獲得的鑽井液用包被抑制劑， 可以迅速地溶於水，解決了目前的包被抑制劑存在的溶解困難的問題。同時，本發明所提供 的製備方法屬於濃乳液範疇，聚合物含量達到25?38%，並且乳液聚合反應粘度較小，反 應過程易於控制，反應平穩安全，設備成本低。本發明所述的製備方法獲取的鑽井液用包被 抑制劑可以直接使用，無需烘乾粉碎等大型設備，同時該工藝所產生的產品的分子量較大， 能夠速溶於鑽井液。另外，鑽井液用包被抑制劑中的油相還能夠起到潤滑的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動 的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0021] 圖1是本發明實施例提供的鑽井液用包被抑制劑的製備方法流程圖；
[0022] 圖2是本發明實施例一提供的鑽井液用包被抑制劑的製備方法流程圖；
[0023] 圖3是本發明實施例二提供的鑽井液用包被抑制劑的製備方法流程圖；
[0024] 圖4是本發明實施例三提供的鑽井液用包被抑制劑的製備方法流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 本發明實施例提供了一種鑽井液用包被抑制劑及其製備方法，解決了【背景技術】中 所述的包被抑制劑存在的溶解困難而導致的防塌性能和包被抑制性能較差的問題。
[0026] 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明實施例中的技術方案，並使本發明實 施例的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例中的技術 方案作進一步詳細的說明。
[0027] 請參考附圖1，圖1示出了本發明實施例提供的鑽井液用包被抑制劑的製備方法 流程圖。圖1所示的流程，包括以下步驟：
[0028] S101、向搪瓷反應釜內倒入40?80質量份的水和40?60質量份的水溶性聚合 物單體，混合均勻。
[0029] 步驟S101中水溶性聚合物單體可以為丙烯醯胺、丙烯酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙 磺酸、丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、衣康酸和丙烯酸酯中的一種或幾種。當然，本發明實施例 中的水溶性聚合物單體還可以為其它種類的，本實施例不限制水溶性聚合物單體的具體種 類。本發明實施例中反應容器不僅僅限於搪瓷反應釜，還可以採用其它的反應容器，本實施 例不限制反應容器的具體種類。
[0030] S102、通過鹼溶液將水和水溶性聚合物所形成的混合物的PH調節至6-10,形成水 相。
[0031] 步驟S102中，鹼溶液可以是氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、氨水溶液 等。同理，本實施例不限制鹼溶液的具體種類。
[0032] S103、繼續向搪瓷反應釜內倒入20?100質量份的溶劑油和1?20質量份的乳 化劑均，混合均勻，得到混合液。
[0033] 步驟S103中，溶劑油可以為柴油、白油、石蠟、脂肪酸酯、油酸甲酯等非親水油類 中的一種或幾種。乳化劑可以是斯潘、吐溫、〇P(即非離子表面活性劑）、NP(即壬基酚聚氧 乙烯醚）和AE0(Alcohol Ethoxylate，脂肪醇聚氧乙烯醚）中的一種或多種。優選的，上述 乳化劑的HLB值（Hydrophile Lipophilic Balance,親水親油平衡值）應該在1-10之間。 更為優選的，上述乳化劑的HLB值應該在5-8之間。同理，本實施例不限制溶劑油、乳化劑 的具體種類。
[0034] S104、向搪瓷反應荃內的混合液中加入0. 01?10質量份的聚合反應引發劑。
[0035] 步驟S104中，聚合引發劑可以採用常規的引發劑，例如光學引發劑、輻射引發劑 等。也可以用其他種類的引發劑，例如氧化還原引發劑、偶氮類引發劑。氧化性引發劑可以 為過氧化氫、過氧化苯甲醯、過硫酸鉀、過硫酸銨等，還原性引發劑可以為亞硫酸銨、亞硫酸 鈉、亞硫酸氫鈉、尿素等。偶氮類引發劑可以為偶氮二異丁腈，偶氮二異庚腈以及偶氮引發 劑V50等水溶性偶氮類引發劑。本發明實施例中，聚合反應引發劑可以在步驟S101-S105 中任意一步中加入到搪瓷反應釜內。
[0036] 步驟S104中，聚合反應引發劑引發聚合反應，步驟S104的聚合反應溫度為0? 100°C，聚合反應的時間為1?20小時。步驟S104聚合反應完畢後形成鑽井液用包被抑制 劑。
[0037] 更為優選的方案中，本發明實施例提供的製備方法中，得到混合液後還可以包括 吹氮除氧操作，吹氮除氧的持續時間至少為30分鐘。
[0038] 基於本發明實施例提供的製備方法，本發明還提供一種由上述製備方法獲取的鑽 井液用包被抑制劑。
[0039] 本發明實施例提供的製備方法採用反相乳液聚合物的生產工藝，所生產的產品為 乳狀混合物，此種產品可以迅速地溶於水，解決了目前的包被抑制劑存在的溶解困難的問 題。同時，本發明所提供的製備方法屬於濃乳液範疇，聚合物含量達到25?38%，並且乳液 聚合反應粘度較小，反應過程易於控制，反應平穩安全，設備成本低。本發明所述的製備方 法獲取的鑽井液用包被抑制劑可以直接使用，無需烘乾粉碎等大型設備，同時該工藝所產 生的產品的分子量較大，能夠速溶於鑽井液。另外，鑽井液用包被抑制劑中的油相還能夠起 到潤滑的作用。
[0040] 本發明實施例提供的製備方法中，調整每種組分的含量，能夠產出一系列聚合物 分子量在10?2000萬，且分子量不同的產品。而且，本發明獲得的鑽井液用包被抑制劑具 有良好的穩定性，溶解性較好，在鑽井液中使用時，具有包被抑制性強、加量少、溶解快等優 點。
[0041] 本發明的以下幾種的具體實施例：
[0042] 實施例一
[0043] 請參考附圖2,圖2是本發明實施例一提供的鑽井液用包被抑制劑製備方法流程 圖。圖2所示的流程包括：
[0044] S201、向3000L搪瓷反應釜中加入10質量份的丙烯磺酸鈉，10質量份的丙烯酸，30 質量份的丙烯醯胺和70質量份的去離子水，攪拌均勻，用氨水調節PH為7。
[0045] S202、繼續向搪瓷反應釜中加入100質量份的5號白油，10質量份的斯潘80,採用 高速乳化機乳化10分鐘，吹氮除氧30分鐘，對混合物加熱至50°C。
[0046] S203、加入0. 01質量份的過硫酸鉀和0. 01質量份的亞硫酸氫鈉，恆溫50°C反應 10小時，反應結束，得到粒度均一的鑽井液用包被抑制劑。
[0047] 實施例二
[0048] 請參考附圖3,圖3是本發明實施例二提供的鑽井液用包被抑制劑製備方法流程 圖。圖3所示的流程包括：
[0049] S301、向3000L搪瓷反應釜中加入10質量份的丙烯磺酸鈉，10質量份的丙烯酸，30 質量份的丙烯醯胺和70質量份的去離子水，攪拌均勻，用氨水調節PH為7。
[0050] S302、繼續向搪瓷反應釜中加入100質量份的0號柴油，10質量份的斯潘60,對混 合物加熱至50°C，採用高速乳化機乳化10分鐘，吹氮除氧30分鐘。
[0051] S303、加入0.05質量份偶氮二異丁腈，攪拌，恆溫50°C反應10小時，反應結束，得 到粒度均一的鑽井液用包被抑制劑。
[0052] 實施例三
[0053] 請參考附圖4,圖4是本發明實施例三提供的鑽井液用包被抑制劑製備方法流程 圖。圖4所示的流程包括：
[0054] S401、向3000L搪瓷反應釜中加入10質量份的丙烯磺酸鈉，10質量份的丙烯酸，30 質量份的丙烯醯胺和60質量份的去離子水，攪拌均勻，用氨水調節PH為7。
[0055] S402、繼續向搪瓷反應釜中加入40質量份的油酸甲酯，10質量份的斯潘80,對混 合液加熱50°C，採用高速乳化機乳化10分鐘，吹氮除氧30分鐘。
[0056] S403、向混合液中加入0. 01質量份的偶氮引發劑V50,100轉/每分鐘均勻攪拌， 恆溫50°C反應5小時。
[0057] S404、繼續向混合液中加入0. 01質量份的偶氮異丁腈，升溫至70°C繼續反應4小 時，反應結束後得到粒度均一的鑽井液用包被抑制劑。
[0058] 本發明實施例一-三所提供的製備方法所獲得的鑽井用包被抑制劑，經過檢測得 知，其能夠較快地溶於鑽井液，而且溶解時間較短，溶解率較高，同時對比測試了國內同類 產品乳液包被抑制劑HP600的性能，如表1所示。
[0059] 表 1
[0060]
【權利要求】
1. 鑽井液用包被抑制劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟： 1) 向反應容器內倒入40?80質量份的水和40?60質量份的水溶性聚合物單體，混 合均勻，以及用鹼溶液調整水和水溶性聚合物單體形成的混合物PH為6-10 ; 2) 繼續向所述反應容器內倒入20?100質量份的溶劑油和1?20質量份的乳化劑攪 拌均勻，得到混合液； 3) 向所述混合液中加入0. 01?10質量份的聚合反應引發劑，聚合反應的溫度為0? 100°C,聚合反應的時間為1?20小時，聚合反應完畢後形成鑽井液用包被抑制劑。
2. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述水溶性聚合物單體為丙烯醯胺、 丙烯酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、衣康酸和丙烯酸酯中的 一種或幾種。
3. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼溶液為氫氧化鈉溶液、碳酸鈉 溶液、碳酸氫鈉溶液或氨水。
4. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述乳化劑為斯潘、吐溫、OP、NP和 AEO中的一種或幾種。
5. 根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述乳化劑的HLB值為1-10。
6. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述乳化劑的HLB值為5-8。
7. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述溶劑油為柴油、白油、石蠟、脂肪 酸酯或油酸甲酯。
8. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述聚合反應引發劑為氧化還原引 發劑或偶氮類引發劑。
9. 根據權利要求1-8中任意一項所述的製備方法，其特徵在於，步驟2)和步驟3)之間 還包括吹氮除氧操作，吹氮除氧的持續時間至少為30分鐘。
10. 鑽井液用包被抑制劑，其特徵在於，由上述權利要求1-9中任意一項所述的製備方 法獲取。
【文檔編號】C08F228/02GK104151491SQ201410337153
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】張振華, 華桂友, 鄭斌, 曹曉暉, 關忠良 申請人:中國石油集團長城鑽探工程有限公司鑽井液公司