CN101735780A - 抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油气田钻井用抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法。包括以下步骤：a、将乙烯基单体溶解在水中，调节pH值到5.5～8；b、在上述溶液中加入引发剂和柠檬酸铝，搅拌混合均匀；c、将混合溶液在40～100℃下反应1～4小时；其中：引发剂为乙烯基单体质量的0.01～0.1％，柠檬酸铝为乙烯基单体质量的1～3％。本发明通过添加了柠檬酸铝溶液，使各种乙烯基单体共聚的同时，柠檬酸铝与乙烯基单体上的官能团的配位络合反应也在进行。本发明在高温、高盐度钻井环境下具有优异的降滤失性能。本发明方法具有操作简单，设备与环境要求低，容易实现工业化批量生产。

Description

抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种油气田钻井用降滤失剂，特别是乙烯基类抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法。

背景技术

按国际通用概念，井深超过4500m的井为深井，超过6000m的井为超深井，而超过9000m的井为特深井。随着石油天然气资源的日益枯竭，油气勘探开发工作不断向深部地层扩展。在国外，目前已完钻井中大约有一半是深井以上水平，甚至出现了一定数量的特深井。当井深超过5000米时，井温普遍都在150℃以上，并且极可能频繁遭遇盐膏层，从而使钻井液受到高温、高盐度的双重侵蚀，导致钻井液中的滤失量这一重要指标过量超标，最后整个钻井液体系都严重失效。

目前常用的乙烯基钻井液降滤失剂仍然是以丙烯酸(盐)、丙烯酰胺以及丙烯腈共聚而成，如市售的PAC系列产品。中国专利200710180494.6和200710180497.x在上述乙烯基单体原料的基础上，加入一定量的2丙烯酰胺2甲基丙磺酸、N-乙烯基吡啶或N，N-二甲基丙烯酰胺参与共聚，可以提高该类降滤失剂的抗高温、抗盐性能。但是，总的来讲，仅仅从筛选共聚单体角度来解决抗高温和抗盐问题，所取得的效果不是很明显，其API滤失量较低，降滤失效果差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种抗高温抗盐，降滤失效果好的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法。

本发明的解决方案是：一种抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特点是包括以下步骤：

a、将乙烯基单体溶解在水中，用PH值调节剂调节其PH值到5.5～8；

b、在上述溶液中加入引发剂和柠檬酸铝，搅拌混合均匀；

c、将混合溶液在40～100℃下反应1～4小时；

其中：引发剂的加入量为乙烯基单体质量的0.01～0.1％，柠檬酸铝加入量为乙烯基单体质量的1～3％，整个降滤失剂中水所占的质量百分比为50～95％。

本发明选取一些抗高温、抗盐性能良好的乙烯基单体，并在此基础上于反应体系中添加了柠檬酸铝，使各种乙烯基单体共聚的同时，柠檬酸铝与乙烯基单体上的官能团的配位络合反应也在进行。利用本发明方法得到的这种两性亲水弱凝胶由于具有适量的分子间交联，以及在分子中引入了微量铝阳离子，所以在高温、高盐度钻井环境下具有优异的降滤失性能。

本发明的解决方案中，乙烯基单体为丙烯酸，丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸混合而成，其混合比列是：丙烯酸∶丙烯酰胺∶2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸＝2-5∶5-8∶0.1-1。乙烯基单体也可采用丙烯酸和丙烯酰胺混合而成，其混合比例是：丙烯酸∶丙烯酰胺＝2～5∶  5～8。

本发明的解决方案中，PH值调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

本发明的解决方案中，引发剂为过硫酸盐引发剂。过硫酸盐引发剂可采用过硫酸钾或过硫酸铵。引发剂的作用是分解出自由基来引发乙烯基单体间的共聚反应。

本发明的解决方案中，乙烯基单体溶解在水中时，可加入乙烯单体质量的1～6％的尿素一并溶解。尿素起到分子量调节的作用。

本发明的优点：本发明通过添加了柠檬酸铝，使各种乙烯基单体共聚的同时，柠檬酸铝与乙烯基单体上的官能团的配位络合反应也在进行。利用本发明方法得到的这种两性亲水弱凝胶由于具有适量的分子间交联，以及在分子中引入了微量铝阳离子，所以在高温、高盐度钻井环境下具有优异的降滤失性能。本发明方法具有操作简单，设备与环境要求低，容易实现工业化批量生产。

本发明所述方法制得的抗高温抗盐钻井液降滤失剂在淡水基浆中加入不管是否经过180℃热滚16h，室温中压(API)滤失量降低率均为60～70％；在低盐度的复合盐水基浆中加入不管是否经过180℃热滚16h，API滤失量降低率均为85～95％；在饱和NaCl盐水基浆中加入常温下API滤失量降低率为90～95％；经过180℃热滚16h后，API滤失量降低率为60～95％。

根据本发明所制备的抗高温抗盐钻井液降滤失剂能够满足以下性能指标：

上述各种基浆配制如下：

淡水基浆的配制：室温下，将400ml蒸馏水、0.96g无水碳酸钠、34g评价土和4g钠土混合，在高速搅拌机中搅拌20min，常温养护24h备用。

低浓度复合盐水基浆配制：室温下，在400ml淡水基浆中添加氯化钠6.31g，氯化钙0.71g，氯化镁1.83g，在高速搅拌机中搅拌20min，常温养护24h备用。

饱和NaCl盐水基浆配制：室温下，在400ml淡水基浆中添加氯化钠140g，在高速搅拌机中搅拌20min，常温养护24h备用。

本发明涉及的API滤失量和塑性、表观粘度测试以及180℃热滚16h老化实验均依照ZB/TE13 004-90或SY/T5621-93标准执行。然后进行计算，计算公式如下：滤失量降低率＝(FL₁-FL₂)/FL₁×100％

式中FL₁为基浆的滤失量，FL₂为加入一定量降滤失剂后泥浆的滤失量。

具体实施方式

实施例1：

降滤失剂制备方法：将氢氧化钠6.4公斤溶解在80升去离子水中，与10.5升丙烯酸同时注入到反应器中搅拌混合均匀。再分别加入丙烯酰胺21公斤，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3.5公斤，尿素1.8公斤，柠檬酸铝0.5公斤，过硫酸钾0.012公斤再次混合均匀。之后整个体系(pH值约6.5)于70℃保温3h即得乙烯基类抗高温抗盐钻井液降滤失剂，取上述方法制备的降滤失剂，其API滤失量降低率这项主要指标，结果如列表所示。

主要项目指标	是否在180℃热滚16h	淡水浆(0.4％加量)	低浓度复合盐水浆(0.7％加量)	饱和NaCl盐水浆(1.3％加量)
					API滤失量降低率	否	61％	90％	92％
	是	63％	89％	84％

实施例2：

降滤失剂制备方法：将氢氧化钾6.4公斤溶解在300升去离子水中，与11.8升丙烯酸同时注入到反应器中搅拌混合均匀。再分别加入丙烯酰胺23.2公斤，尿素1.8公斤，柠檬酸铝0.8公斤，过硫酸铵0.015公斤再次混合均匀。之后整个体系(pH值约6.0)于60℃保温3h即得乙烯基类抗高温抗盐钻井液降滤失剂，取上述方法制备的降滤失剂，其API滤失量降低率这项主要指标，结果如列表所示。

主要项目指标	是否在180℃热滚16h	淡水浆(0.4％加量)	低浓度复合盐水浆(0.7％加量)	饱和NaCl盐水浆(1.3％加量)
					API滤失量降低率	否	60％	91％	92％
	是	62％	87％	81％

Claims (7)

1.一种抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、将乙烯基单体溶解在水中，用PH值调节剂调节其PH值到5.5～8；

b、在上述溶液中加入引发剂和柠檬酸铝，搅拌混合均匀；

c、将混合溶液在40～100℃下反应1～4小时；

其中：引发剂的加入量为乙烯基单体质量的0.01～0.1％，柠檬酸铝加入量为乙烯基单体质量的1～3％，整个降滤失剂中水所占的质量百分比为50～95％。

2.根据权利要求1所述的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于乙烯基单体为丙烯酸，丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸混合而成，其混合比列是：

丙烯酸∶丙烯酰胺∶2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸＝2-5∶5-8∶0.1-1。

3.根据权利要求1所述的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于所述的PH值调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

4.根据权利要求1所述的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于所述的引发剂为过硫酸盐引发剂。

5.根据权利要求4所述的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于所述的过硫酸盐引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

6.根据权利要求1所述的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于乙烯基单体为：丙烯酸和丙烯酰胺混合而成，其混合比例是：丙烯酸∶丙烯酰胺＝2～5∶5～8。

7.根据权利要求1所述的抗高温抗盐钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于在乙烯基单体溶解在水中时，加入乙烯基单体质量的1～6％的尿素一并溶解。