一種增粘劑、含有該增粘劑的鑽井液及其儲備液的製作方法

2023-06-03 09:54:41 2

專利名稱：一種增粘劑、含有該增粘劑的鑽井液及其儲備液的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種增粘劑、含有該增粘劑的鑽井液及其儲備液，具體涉及石油勘探開發領域。
背景技術：
在海洋深水鑽井過程中，深水錶層鑽井所需的鑽井液用量遠遠大於陸地及淺海作業所需的鑽井液用量。由於深水鑽井的井身結構複雜，表層井眼尺寸大，且在海洋鑽井中需要採用隔水管以及平臺鑽井液系統，因此需要的鑽井液體積要比其它同樣的地下深度的油井需要的鑽井液循環總量要大的多。並且最初深水錶層鑽進中為了開路循環，所需鑽井液用量很大，而海上鑽井平臺總容量有限。因此為了滿足現場鑽井用鑽井液的需要，需要一種能夠滿足在高密度條件下可泵送以及大量稀釋後仍能滿足現場作業要求的鑽井液。

發明內容
本發明的目的是提供一種增粘劑、含有該增粘劑的鑽井液及其儲備液。本發明提供的增粘劑是按照如下方法製備的在惰性氣氛中，烯類單體在乳化劑、 膠體保護劑、交聯劑和弓I發劑的作用下發生聚合反應得到所述增粘劑。上述增粘劑中，所述烯類單體為可丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸二十二酯和甲基丙烯酸二十二酯中任一種。上述增粘劑中，所述乳化劑可為非離子表面劑或陰離子表面活性劑；所述非離子表面劑可為壬基酚聚氧乙烯醚，所述壬基酚聚氧乙烯醚的聚合度為4 20 ；所述陰離子表面活性劑可為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉和油酸鈉中任一種。上述增粘劑中，所述交聯劑可為N，N-亞甲基雙丙烯醯胺或雙丙酮丙烯醯胺；所述膠體保護劑可為聚乙烯醇或聚丙烯酸；所述引發劑可為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀/亞硫酸鈉或雙氧水/氯化亞鐵。上述增粘劑中，所述聚合反應的溶劑可為水；所述烯類單體、乳化劑、膠體保護劑、 交聯劑和引發劑的質量份數比可為(30-40) (2-6) (0.3-1.2) (0. 15-0. 6) (0. 06-0. 24)。上述增粘劑中，所述聚合反應的溫度可為70°C -80°C ；所述聚合反應的時間可為3 小時-5小時。本發明提供的含有上述增粘劑的鑽井液的儲備液，由水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑組成；所述水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比為(85-90) (4-6) (0.4-0.6) (0. 3-0. 4) (6-10) ； (0. 2-0. 3)。
上述儲備液中，所述膨潤土可為鈉基膨潤土 ；所述鈍化劑可為有機酸，所述有機酸具體可為檸檬酸、氨基磺酸或羥基乙酸。 上述儲備液中，所述水可為淡水或海水。
上述儲備液中，所述水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比具體可為 90 5 0. 4 0. 3 2. 5 0. 2,85 4 0. 5 0. 4 5 0. 3、 87 6 0. 6 0. 4 7. 5 0. 3,85 4 0. 5 0. 4 10 0. 3 或 90 4 0.4 0. 3 6 0. 3。本發明提供的含有上述儲備液的鑽井用鑽井液，由上述儲備液、激活劑和水組成；所述儲備液、激活劑與水的質量份數比為(35-85) (0.2-0.3) (15-65)，如 35 0. 3 65,43 0. 3 57 或 54 0. 3 46。上述鑽井液中，所述激活劑可為氫氧化鈉。本發明提供的增粘劑，具有可被鈍化和激活的特性。由於本發明提供的鑽井液的儲備液中含有該增粘劑和鈍化劑，該增粘劑在鈍化劑的作用下，不起增粘作用，在深水鑽井平臺作業條件限制的情況下，從而可以實現配置體積小的動態壓井鑽井液的儲備液，該體積滿足現場泵送的要求。本發明提供的鑽井液由上述儲備液和激活劑的水溶液組成，在激活劑的作用下， 被鈍化的增粘劑被激活從而起到增粘作用，從而實現彌補因水大量稀釋造成的鑽井液粘、 切力下降，進而滿足深水錶層鑽井的需求。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。下述實施例中所用的黃原膠的分子量為200萬-600萬，購自山東中軒生物有限公司；聚陰離子纖維的分子量為20 50萬；鈉基膨潤土購自山東濰坊華濰膨潤土集團股份有限公司。實施例1、增粘劑的製備a、向洗淨四口燒瓶中依次加入去離子水、3g十二烷基苯磺酸鈉、1. Og聚乙烯醇 (型號為1799)；b、用潔淨的燒杯稱取35g丙烯酸甲酯和0. 4g N, N-亞甲基雙丙烯醯胺，在燒杯中混合均勻；C、稱取0. 15g過硫酸鉀，用少許去離子水溶解，備用；d、取丙烯酸甲酯和N，N-亞甲基雙丙烯醯胺的混合物的1/3和過硫酸鉀溶液的 1/3倒入四口燒瓶中，將四口燒瓶接入攪拌器裝置中，在通氮氣、轉速為600r/min、室溫的條件下攪拌1小時，然後升溫到溫度為70°C，繼續通氮氣的同時，向四口燒瓶中分別滴加剩餘的丙烯酸甲酯和過硫酸鉀，滴加時間控制在2小時。待丙烯酸甲酯和過硫酸鉀滴加完後， 在70°C的溫度下繼續反應2小時，後升溫到80°C反應1小時。待反應物體系的溫度冷卻到 40°C時出料即得增粘劑；上述製備方法中，丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇、N， N-亞甲基雙丙烯醯胺和過硫酸鉀的質量份數比為35 3 1 0.4 0. 15。實施例2、含有實施例1的鑽井液的儲備液的配製及其性能測試(1)在攪拌條件下，向90g南海海水中依次加入5g鈉基膨潤土、0. 4g聚陰離子纖維素、0. 3g黃原膠、2. 5g實施例1製備的增粘劑和0. 2g鈍化劑檸檬酸，即得1#儲備液。1#儲備液中，水、鈉基膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份
4數比為 90 5 0.4 0. 3 2. 5 0. 2。(2)在攪拌條件下，向85g南海海水中依次加入4g鈉基膨潤土、0. 5g聚陰離子纖維素、0. 4g黃原膠、5g實施例1製備的增粘劑和0. 3g鈍化劑檸檬酸，即得2#儲備液。諸備液中，水、鈉基膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比為 85 4 0. 5 0.4 5 0. 3。(3)在攪拌條件下，向87g南海海水中依次加入6g鈉基膨潤土、0. 6g聚陰離子纖維素、0. 4g黃原膠、7. 5g實施例1製備的增粘劑和0. 3g鈍化劑羥基乙酸，即得3#儲備液。3#儲備液中，水、鈉基膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比為 87 6 0.6 0.4 7. 5 0. 3。(4)在攪拌條件下，向85g南海海水中依次加入4g鈉基膨潤土、0. 5g聚陰離子纖維素、0. 4g黃原膠、IOg實施例1製備的增粘劑和0. 3g鈍化劑氨基磺酸，即得4#儲備液。4#儲備液中，水、鈉基膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比為 85 4 0. 5 0.4 10 0. 3。對以上配製的1#、2#、3#和4#儲備液的流變性能進行測試，其結果如表1所示，其中AV為表觀粘度；PV為塑性粘度；YP為動切力；Φ6/Φ3分別為粘度計6r/min和3r/min 讀數，在室溫下進行測試。表1 1#、2#、3#和4#儲備液的流變性能測試

權利要求
1.一種增粘劑，是按照包括如下步驟的方法製備的在惰性氣氛中，烯類單體在乳化齊U、膠體保護劑、交聯劑和引發劑的作用下發生聚合反應得到所述增粘劑。
2.根據權利要求1所述的增粘劑，其特徵在於所述烯類單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、 丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸二十二酯和甲基丙烯酸二十二酯中任一種。
3.根據權利要求1或2所述的增粘劑，其特徵在於所述乳化劑為非離子表面劑或陰離子表面活性劑；所述非離子表面劑為壬基酚聚氧乙烯醚，所述壬基酚聚氧乙烯醚的聚合度為4 20 ；所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉和油酸鈉中任一種。
4.根據權利要求1-3中任一所述的增粘劑，其特徵在於所述交聯劑為N，N-亞甲基雙丙烯醯胺或雙丙酮丙烯醯胺；所述膠體保護劑為聚乙烯醇或聚丙烯酸中；所述引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀/亞硫酸鈉或雙氧水/氯化亞鐵。
5.根據權利要求1-4中任一所述的增粘劑，其特徵在於所述聚合反應的溶劑為水；所述烯類單體、乳化劑、膠體保護劑、交聯劑和引發劑的質量份數比為(30-40) (2-6) (0.3 -1. 2) (0. 15-0. 6) (0. 06-0. 24)。
6.根據權利要求1-5中任一所述的增粘劑，其特徵在於所述聚合反應的溫度為 700C -SO0C ；所述聚合反應的時間為3小時-5小時。
7.一種含有權利要求1-6中任一所述增粘劑的鑽井液的儲備液，由水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑組成；所述水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比為(85-90) (4-6) (0.4-0.6) (0.3-0.4) (6-10)； (0. 2-0. 3)。
8.根據權利要求7所述的鑽井液的儲備液，其特徵在於所述膨潤土為鈉基膨潤土；所述鈍化劑可為有機酸，所述有機酸為檸檬酸、氨基磺酸或羥基乙酸。
9.一種鑽井用鑽井液，由權利要求7或8所述的儲備液、激活劑的水組成；所述儲備液、激活劑的水的質量份數比為(35-85) (0.2-0.3) (15-65)。
10.根據權利要求9所述的鑽井液，其特徵在於所述激活劑為氫氧化鈉。
全文摘要
本發明提供了一種增粘劑、含有該增粘劑的鑽井液及其儲備液。該增粘劑具有可被鈍化和激活的特性。本發明提供的鑽井液的儲備液由水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑組成；所述水、膨潤土、聚陰離子纖維素、黃原膠、增粘劑和鈍化劑的質量份數比為(85-90)∶(4-6)∶(0.4-0.6)∶(0.3-0.4)∶(6-10)；(0.2-0.3)。本發明提供的鑽井液由上述儲備液、激活劑和水組成，所述儲備液、激活劑和水的質量份數比為(35-85)∶(0.2-0.3)∶(15-65)。本發明提供的鑽井液由上述儲備液和激活劑的水溶液組成，在激活劑的作用下，被鈍化的增粘劑被激活從而起到增粘作用，從而實現彌補因水大量稀釋造成的鑽井液粘、切力下降，進而滿足深水錶層鑽井的需求。
文檔編號C08F220/14GK102558425SQ201010586450
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者付英軍, 劉科, 向興金, 吳彬, 朱榮東, 李嗣貴, 殷志明, 王薦, 田榮劍, 耿鐵 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心