一種鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑及其製備方法

2023-04-28 03:01:41

專利名稱：：一種鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及石油鑽井過程中的鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑及其製備方法，屬於石油化工
技術領域：
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背景技術：
：鑽井過程中井壁失穩一直是影響鑽井順利進行的主要因素，特別是在深井、超深井、定向井和大斜度井日益增多的情況下，上述問題顯得更加突出。現場常採用同時加入防塌劑和降濾失劑解決這一問題。現在常用防塌劑有兩類，一類是封堵類防塌劑，如瀝青、石蠟和超細碳酸鈣等，該類防塌劑通過封堵地層孔隙和微裂縫，減少鑽井液中的自由水侵入地層而起到穩定井壁的作用；另一類防塌劑是能有效抑制泥頁巖膨脹分散的防塌劑，該類防塌劑隨鑽井液自由水進入地層，通過抑制地層中的泥頁巖水化膨脹、分散而起到穩定井壁的作用。降濾失劑主要通過護膠作用使鑽井液中保持一定比例細顆粒的含量，使鑽井液形成的泥餅滲透率降低，從而降低鑽井液中的自由水向地層濾失而起到穩定井壁的作用。現有防塌劑和降濾失劑的抗溫能力普遍不高，一般不超過18(TC，且防塌劑和降濾失劑同時加入既增加了鑽井液成本，又增加了工人的勞動強度，同時使鑽井液成份複雜，維護處理難度增加。
發明內容針對現有技術的不足,本發明提供一種抗高溫防塌降濾失劑及其製備方法。本發明的產品在具有良好防塌性能的同時，兼具有很好降濾失作用，與鑽井液配伍性好〃不汙染環境，抗溫能力達200。C以上。本發明的技術方案如下-防塌降濾失劑，以100質量份計，原料的組分為丙烯醯胺單體5-10份，丙烯酸單體1-3份，陽離子單體0.5-2份，交聯劑0.05-0.10份，引發劑0.03-0.10份，其餘為水。按如下方法製得將丙烯醯胺、陽離子單體和交聯劑加入水中，攪拌均勻；加入中和度為50-80Wwt丙烯酸溶液和引發劑，所得混合溶液在5070'C溫度下霧化成100微米以下的液滴，使之分散在油相介質中聚合反應35小時。所述的陽離子單體是二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨或丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨。所述的交聯劑是N，N'-亞甲基雙丙烯醯胺。所述的引發劑是過硫酸銨或過硫酸鉀。所述的油相介質優選白油。所述白油工業級即可，可以選用5H、7tt、10#或15#白油。本發明的防塌降濾失劑製備方法，採用分散懸浮聚合，步驟如下說明書第2/4頁a、將丙烯醯胺、陽離子單體和交聯劑加入水中，充分溶解，攪拌均勻；b、用20。/。wt的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸，中和至中和度為50-80。/。wt;c、將b步驟中配好的丙烯酸溶液加入到a步驟配好的液體中，加入引發劑；d、用高壓噴射法將混合溶液霧化成5100微米的液滴，分散在507(TC的油相介質中聚合反應35小時，靜止2-3小時，產品從油相介質中沉澱，分離後即得鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑。油相介質可以回收再利用。本發明所述方法製得的鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑外觀為白色或淡黃色粘稠液體，無異味，在水中具有很好的分散作用。本發明所述方法製得的鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑，頁巖回收率提高率大於80%，相對抑制性小於0.5，API濾失量降低值大於10ml(15(TC/16h),高溫高壓濾失量低於30ml，抗溫能力達200。C以上。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述，但不限於此。各實施例中組分的含量以重量份計，工業級白油撫順盛威石化銷售公司售。實施例1:在室溫下，將5份丙烯醯胺、l份二甲基二烯丙基氯化銨(陽離子單體)、0.03份引發劑(過硫酸銨)和0.05份N,N'-亞甲基雙丙烯醯胺(交聯劑)加入水中，充分溶解，'攪拌均勻後加入2份中和度為70%的丙烯酸。將上述反應液用高壓噴射法霧化成530微米的液滴，分散在60'C的7ft工業級白油(油相介質)中聚合反應3.5小時，靜止2小時，產品從油相介質中沉澱，分離後即得鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑。其性能檢測結果如下表所示。項目指標夕卜觀無色粘稠液體API濾失量降低值(150。C./16h)，mL12.6API濾失量降低值(20(TC/16h)，mL10.3高溫高壓濾失量(150'C/3.5MPa)，mL22.3相對抑制性0.32頁巖回收提高率，％89.6本發明涉及的抗高溫防塌降濾失劑的性能測試方法如下:(1)API濾失量的測定配製兩份基漿，量取400mL蒸餾水，加入16.0g鈉膨潤土和l.Og無水碳酸鈉，用高速攪拌器攪拌5min，取下容器，刮下粘附在容器上的膨潤土，繼續攪拌15min，累計攪拌時間為20min。在24士3'C條件下在密閉容器中養護24h，作為基漿。取其中一份加入8g試樣，然後將基漿和加樣漿高速攪拌20min，放入老化罐中在滾子加熱爐中150。C(或20(TC)滾動16h，取出冷卻至24土3。C，高速攪拌5min，按GB/T16783—1997的規定測其在24土3。C條件下的API濾失量。按下式計算API濾失量降低值AFZ=FZ2-FA式中FLi—加樣漿的API濾失量，mlFL2—基漿的API濾失量，ml(2)高溫高壓濾失量的測定基漿配製在24土3。c條件下，按水鈉土評價土無水碳酸鈉=100:6:2:0.i的比例配製基漿，高速攪拌20min，再密閉養護24h。取配好的基漿400mL，加入12.Og試樣高速攪拌20min,裝入高溫罐，15(TC下恆溫熱滾16h，取出冷卻。高速攪拌5min，測定高溫高壓(150°C/3.5MPa)濾失量。(3)相對抑制性稱取(105士3)。C下烘4h的鑽井液試驗用鈉膨潤土10.OOg裝入頁巖膨脹筒中，在壓力機上加4MPa壓力，並保持5min,取下安裝在頁巖膨脹儀上，分別測定5XKC1溶液和2X樣品溶液浸泡巖心7h的膨脹高度。按下式計算相對抑制性式中Y——相對抑制性；h,——2%樣品溶液浸泡後巖心膨脹高度，mm;h2——5XKC1溶液浸泡後巖心膨脹高度，mm。(4)頁巖回收提高率的測定稱取50g(稱準至O.lg)60目的已風乾的泥頁巖巖屑(在蒸餾水中的回收率為2040%)試樣兩份，分別裝入已盛入350mL蒸餾水和350mL加入5y。試樣水溶液的高溫罐中蓋緊。放入77'C的滾子爐中滾動16h，取出冷卻，然後倒入O.45mm標準篩(40目)中用清水漂洗後，收集篩餘巖屑於表面皿中，在(105±3)。C恆溫烘乾4h，取出冷卻，並在空氣中放置24h後稱量。按下式計算頁巖回收提高率式中F——頁巖回收提高率，％;m~~從試樣溶液中回收的巖屑質量，g;mw——從蒸餾水中回收的巖屑質量，g。實施例2:在室溫下，將7份丙烯醯胺、1.5份甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨(陽離子單體)、0.05份引發劑(過硫酸鉀)和0.06份N，N'-亞甲基雙丙烯醯胺(交聯劑)加入水中，充分溶解，攪拌均勻後加入1份中和度為70%的丙烯酸。將上述反應液用高壓噴射法霧化成1050微米的液滴，分散在55'C的10tt工業級白油(油相介質)中聚合反應4小時，靜止2.5小時，產品從油相介質中沉澱，分離後即得鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑。取上述方法製備的抗高溫防塌降濾失劑，檢測其性能，結果如下表所示。tableseeoriginaldocumentpage6實施例3:在室溫下，將10份丙烯醯胺、l份丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨(陽離子單體)、0.07份引發劑(過硫酸銨)和0.09份N,N'-亞甲基雙丙烯醯胺(交聯劑)加入水中，充分溶解，攪拌均勻後加入O.5份中和度為70%的丙烯酸。將上述反應液用高壓噴射法霧化成2060微米的液滴，分散在60'C的15ft工業級白油(油相介質)中聚合反應5小時，靜止2小時，產品從油相介質中分離後即得鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑。fe能檢測結果如下表所示。tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.防塌降濾失劑，其特徵在於以100質量份計，原料的組分為丙烯醯胺單體5-10份，丙烯酸單體1-3份，陽離子單體0.5-2份，交聯劑0.05-0.10份，引發劑0.03-0.10份，其餘為水；按如下方法製得將丙烯醯胺、陽離子單體和交聯劑加入水中，攪拌均勻；加入中和度為50-80％wt丙烯酸溶液和引發劑，所得混合溶液霧化成100微米以下的液滴，使之分散在50～70℃的油相介質中聚合反應3～5小時。2.如權利要求1所述的防塌降濾失劑，其特徵在於所述的陽離子單體是二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨或丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨。3.如權利要求1所述的防塌降濾失劑，其特徵在於所述的交聯劑是N，N'-亞甲基雙丙烯醯胺。4.如權利要求l所述的防塌降濾失劑，其特徵在於所述的引發劑是過硫酸銨或過硫酸鉀。5.如權利要求l所述的防塌降濾失劑，其特徵在於所述的油相介質是白油。6.如權利要求5所述的防塌降濾失劑，其特徵在於所述的白油選用工業級5tt、7tt、l(W或15#白油。7.權利要求l所述的防塌降濾失劑製備方法，採用分散懸浮聚合，步驟如下a、將丙烯醯胺、陽離子單體和交聯劑加入水中，充分溶解，攪拌均勻；b、用20%"的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸，中和至中和度為50-80%wt;c、將b步驟中配好的丙烯酸溶液加入到a步驟配好的液體中，加入引發劑；d、用高壓噴射法將混合溶液霧化成5100微米的液滴，分散在507(TC的油相介質中聚合反應35小時，靜止2-3小時，產品從油相介質中沉澱，分離後即得鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑。全文摘要本發明涉及一種鑽井液用抗高溫防塌降濾失劑及其製備方法，該防塌降濾失劑原料為丙烯醯胺單體、丙烯酸單體、陽離子單體、交聯劑和引發劑，按如下方法製得將丙烯醯胺、陽離子單體和交聯劑加入水中，攪拌均勻；加入中和度為50-80wt％丙烯酸溶液和引發劑，所得混合溶液霧化成100微米以下的液滴，使之分散在50～70℃的油相介質中聚合反應3～5小時。本發明防塌降濾失劑的頁巖回收率提高80％以上，API濾失量降低，抗溫性能提高，高溫高壓濾失量低於30ml。文檔編號C09K8/02GK101591527SQ200910017000公開日2009年12月2日申請日期2009年7月8日優先權日2009年7月8日發明者呂開河,彭洪軍申請人:中國石油大學(華東);中國石化集團勝利石油管理局井下作業公司