鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑及其製備方法
2023-10-07 23:37:49 1
鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑及其製備方法
【專利摘要】本發明提出了一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑及其製備方法。它由以下重量百分比的原料組成：丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯醯胺4-8%，四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發劑0.1-0.5%。與現有技術相比，本發明的有益效果是它能顯著降低鑽井液高溫高壓濾失量，同時整體提高鑽井液體系的抗溫及抗鹽鈣汙染能力。並通過改善泥餅質量，提高滲透率恢復值，有效保護油氣層。能抗180℃高溫及複合鹽，可用作深井、鑽進鹽膏層和海水鑽井的降失水劑。
【專利說明】鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種降失水劑，特別涉及一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著油氣井鑽探深度的增加，井底溫度、壓力不斷升高，對鑽井液處理劑的要求越來越高。由於超深井所鑽遇的地層複雜、井下高溫高壓以及作業周期長等，對鑽井液技術提出了更高的要求。高溫超深井鑽井液所面臨的主要技術難題如下:第一，鑽井液高溫穩定性問題尤為突出。因為在高溫作用下，鑽井液中的主要有機處理劑可逐漸變質、降解和失效，如澱粉類處理劑在溫度超過120°C時容易發酵，纖維素類和常用高聚合物類處理劑在溫度超過140°C時就會降解失效等。高溫下這些處理劑的物理、化學作用，最終引起鑽井液性能的變化或失效，可導致鑽井工程無法正常進行。第二，高固相含量下的鑽井液流變性及濾失性難以控制。高的地層壓力要求鑽井液必須高密度，固相含量也相當高，且固相粒度級配不合理時，使得鑽井液流變性及濾失性更難控制。為保持高溫高密度鑽井液的性能穩定，不得不加入多種較高濃度的處理劑，但由於各類處理劑間的高溫複雜反應，使鑽井液性能難以維護和調控。第三，往往要鑽遇多套壓力層系地層，安全密度窗窄，地層承壓能力差，塌、漏、卡等複雜情況共存。另外，常遇到的鹽膏泥混層的井壁穩定問題較突出，這對鑽井液的抗鹽、抗鈣、抗固相汙染能力提出了更高的要求。
[0003]在國內，高溫超深井數量近年越來越多。降失水劑是用量最大的鑽井液處理劑之一。為實現鑽井作業的安全快速與較高的綜合效益，要求鑽井液具有合適的濾失造壁性能，因而降濾失劑成為產銷量最大、研究開發最活躍的鑽井液處理劑之一。鑽井液在深井高溫條件下能否保持較低的濾失量，關鍵要看降濾失劑的耐溫性是否良好。對於鑽穿高含鈣地層用的或用海水處理的鑽井液 ，要保證鑽井液的性能符合要求，必須研製抗鹽鈣的降濾失劑。
【發明內容】
[0004]本發明提出了一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑及其製備方法，解決了現有技術中的不足，針對目前國內使用的鑽井液用降失水劑普遍存在抗鹽、抗高溫能力差的缺陷，以丙烯酸、丙烯醯胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)為改性單體，合成了抗高溫抗複合鹽四元共聚物降失水劑。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯醯胺4-8%，四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發劑0.1-0.5%。
[0006]進一步的，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12-13%，氫氧化鈉7-8%，去離子水62-63%，丙烯醯胺5-7%，四苯乙烯磺酸鈉5.2-5.8%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5-7.5%，引發劑 0.2-0.4%ο[0007]更進一步的，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯醯胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發劑0.3%。
[0008]進一步的，所述弓丨發劑為氧化還原引發體系。
[0009]進一步的，所述氧化還原引發體系為過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發體系或過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發體系。 [0010]進一步的，所述過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發體系中過硫酸鹽和亞硫酸氫鹽加入的重量比為1:1。
[0011]進一步的，所述過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發體系中過硫酸鹽和亞硫酸鹽加入的重量比為1:1
[0012]更進一步的，所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉；所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉。
[0013]上述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑的製備方法，它包括以下步驟:
[0014](I)將引發劑用去離子水重量的20-30%溶解，待用；
[0015](2)將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至6.5-7.5，然後依次加入剩下的去離子水、丙烯醯胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至55-65°C ；
[0016](3 )將步驟(1)中溶解的引發劑加入到反應釜中，在55-65 °C下保溫攪拌7_9小時，得到無色透明或淺黃色粘稠液體，繼續在55-65°C下保溫攪拌1.5-2.5小時，灌裝出料。
[0017]進一步的，所述步驟(2 )中將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至7.0。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0019](I)本發明中的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物降失水劑因帶有內醯胺基等官能團，具有良好的抗溫性，能抗180°C高溫；
[0020](2)本發明中的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物降失水劑攜帶對鹽不敏感的基團，所以具有較好的抗鹽鈣性能；
[0021](3)本發明中的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物降失水劑通過改善體系中顆粒粒徑級配，增強濾餅可壓縮性從而降低濾餅滲透率，提高滲透率恢復值，大幅提高油氣層保護效果；
[0022](4)本發明中的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物降失水劑能有效降低鑽井液體系濾失量，與常規處理劑配伍性好，可滿足深井、鑽進鹽膏層和海水鑽井的工藝要求。
[0023](5)本發明中的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物降失水劑能有效降低摩阻，具有良好的潤滑性能；
[0024](6)鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物降失水劑能降低粘切力，對鑽井液其它流變性影響不大。
【具體實施方式】
[0025]下面對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的其中的幾個實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0026]實施例1:
[0027]1.1 一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯醯胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發劑0.3%。
[0028]製備本發明的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑1000kg，具體的原料及用量為:丙烯酸122kg，氫氧化鈉72kg，去離子水623kg，丙烯醯胺55kg，四苯乙烯磺酸鈉55kg, N-乙烯基吡咯烷酮7kg，引發劑3kg，其中引發劑為過硫酸銨1.5kg，亞硫酸鈉1.5kg。
[0029]1.2製備步驟:
[0030](I)將130kg去離子水加入反應釜中，攪拌，加入過硫酸銨和亞硫酸鈉，攪拌0.5h,泵入計量罐待用；
[0031 ] (2)將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至7，然後依次剩下的去離子水493kg、丙烯醯胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至58 °C ；
[0032](3)將步驟(1)中溶解的引發劑緩慢加入反應釜中，在58°C下保溫攪拌8小時，得到淺黃色透明液體，繼續在58°C下保溫攪拌2小時，灌裝出料。
[0033]實施例2:
[0034]2.1 一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.0%，氫氧化鈉7.0%，`去離子水62.0%，丙烯醯胺7.0%，四苯乙烯磺酸鈉5.3%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5%，引發劑0.2%。
[0035]製備本發明的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑1000kg，具體的原料及用量為:丙烯酸120kg,氫氧化鈉70kg,去離子水620kg,丙烯醯胺70kg,四苯乙烯磺酸鈉53kg, N-乙烯基吡咯燒酮65kg,引發劑2kg,其中引發劑為過硫酸鉀Ikg,亞硫酸氫鈉1kg。
[0036]2.2製備步驟:
[0037](I)將186kg去離子水加入反應釜中，攪拌，加入過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，攪拌
0.5h，泵入計量罐待用；
[0038](2)將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至6.5，然後依次剩下的去離子水434kg、丙烯醯胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至65 °C ；
[0039](3)將步驟(1)中溶解的引發劑緩慢加入反應釜中，在65°C下保溫攪拌7小時，得到淺黃色透明液體，繼續在65°C下保溫攪拌1.5小時，灌裝出料。
[0040]實施例3:
[0041]3.1 一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸15.0%，氫氧化鈉8.5%，去離子水60.0%，丙烯醯胺4.0%，四苯乙烯磺酸鈉
5.6%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5%，引發劑0.4%。
[0042]製備本發明的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑1000kg，具體的原料及用量為:丙烯酸150kg,氫氧化鈉85kg,去離子水600kg,丙烯醯胺40kg,四苯乙烯磺酸鈉56kg, N-乙烯基吡咯燒酮65kg,引發劑4kg,其中引發劑為過硫酸銨2kg,亞硫酸氫鈉2kg。[0043]3.2製備步驟:
[0044](I)將150kg去離子水加入反應釜中，攪拌，加入過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，攪拌
0.5h，泵入計量罐待用；
[0045](2)將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至7.5，然後依次剩下的去離子水450kg、丙烯醯胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至60°C ；
[0046](3)將步驟(1)中溶解的引發劑緩慢加入反應釜中，在60°C下保溫攪拌9小時，得到淺黃色透明液體，繼續在60°C下保溫攪2.5小時，灌裝出料。
[0047]將本發明實施例1-3中所得的降失水劑同現有技術中的兩種降失水劑(即降失水劑A和降失水劑B)做性能對比，得到結果如下表:
[0048]
【權利要求】
1.一種鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯醯胺4-8%』四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發劑0.1-0.5%。
2.根據權利要求1所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12-13%，氫氧化鈉7-8%，去離子水62-63%，丙烯醯胺5-7%，四苯乙烯磺酸鈉5.2-5.8%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5-7.5%，引發劑0.2-0.4%。
3.根據權利要求2所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯醯胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發劑0.3%。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:所述引發劑為氧化還原引發體系。
5.根據權利要求4所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:所述氧化還原引發體系為過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發體系或過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發體系O
6.根據權利要求5所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:所述過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發體系中過硫酸鹽和亞硫酸氫鹽加入的重量比為1:1。
7.根據權利要求5所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:所述過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發體系中過硫酸鹽和亞硫酸鹽加入的重量比為1:1。
8.根據權利要求5所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑，其特徵在於:所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉；所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉。`
9.根據權利1-3中任意一項所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑的製備方法，其特徵在於:它包括以下步驟: (1)將引發劑用去離子水重量的20-30%溶解，待用； (2)將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至6.5-7.5，然後依次加入剩下的去離子水、丙烯醯胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至55-65 °C ； (3 )將步驟(1)中溶解的引發劑加入到反應釜中，在55-65 °C下保溫攪拌7-9小時，得到無色透明或淺黃色粘稠液體，繼續在55-65°C下保溫攪拌1.5-2.5小時，灌裝出料。
10.根據權利要求9所述的鑽井液用抗高溫抗複合鹽聚合物的降失水劑的製備方法，其特徵在於:所述步驟(2)中將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至7.0。
【文檔編號】C09K8/035GK103555296SQ201310543270
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】宋芳 申請人:庫爾勒同益工貿有限責任公司