CN101851491B - 一种钻井液用降滤失剂的制备方法 - Google Patents

一种钻井液用降滤失剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钻井液用降滤失剂的制备方法，以重量份数取腐植酸钠30-35份、醚化淀粉20-30份、羟乙基纤维素10-15份、聚丙烯酰胺5-10份、水溶性硅油5-10份；其佳配制：腐植酸钠30份、醚化淀粉25份、羟乙基纤维素10份、聚丙烯酰胺7份、水溶性硅油6份；在密封搅拌下，加热到120℃，压力为0.8-1.2Mpa，恒温8-10小时得半成品；半成品在85-100℃下烘干，粉碎，加入5-10份磺化沥青复配得降滤失剂。其中醚化淀粉的合成是取50-80份淀粉，浸泡在50-80份10％NaOH溶液中溶胀24-28小时，在75-85℃条件下烘干，磨细得半成品；取半成品30-50份，投加30-50份氯乙酸，密封搅拌，控制压力0.8-1.2Mpa、PH值为7-8，加温135-145℃，恒温15-17小时即得。该产品具有较强的抗盐、抗钙、抗高温的性能，起携带钻屑使泥饼致密的作用。

Description

一种钻井液用降滤失剂的制备方法
技术领域
本发明涉及钻井液用降滤失剂的改性，使所得的降滤失剂具有较强的抗盐、抗钙性能、具抗高温的性能，滤失量低，可保护油层不受泥浆的污染，起着携带钻屑及使泥饼致密的作用。
背景技术
在深井、超深井钻井过程中，由于地温梯度和地层压力梯度的影响，钻井液长时间处于180℃以上高温的条件下，存在着粘土高温分散、有机高分子化合物高温降解、处理剂高温交联等影响，导致钻井液流变性变差，影响生产等，而在各类钻井液处理剂中降滤失剂用量为首位，因此对降滤失剂的改性引起了同行的高度重视。检索信息披露：①胜利石油管理局高素丽、郭保雨在《钻井液与完井液》2008年9月第25卷第5期刊物发表的题为《四元接枝共聚物钻井液降滤失剂的合成及评价》文章中描述采用丙烯酸铵AM、丙烯酸AA、丙烯腈AN为单体，将淀粉在引发剂作用下接枝共聚合成的钻井液降滤失剂的技术方法，并结论有较强的抑制包被性能，控制页岩水化分散，有利于保护油层。②南京工业大学张竟、姚晓在《南京工业大学学报》2006年5月第26期第3期发表的题为《FF-1型油井水泥降滤失剂的合成与性能评价》的文章中描述的用AMPS与AM为单体。采用水溶液自由基共聚法进行二元共聚，合成FF-1型的技术方法，并结论降滤失性能最佳。③四川西南石油学院赵昊炜、薄晓林在《西部探矿工程》刊物发表的《抗高温抗盐钻井液降滤失剂研究现状》文章中表述了采用AM、AMPS、NVP为主原料合成三元共聚物的技术方法，并结论该类聚合物具有较强的耐温抗盐等综合性能。上述发明均采用了共聚合成法获取降滤失剂，解决了部分的生产实际问题。当然性能的评价不仅限于降滤失效果，还包括对水泥浆其他性能的影响及与其他外加剂的配伍性，不同牌号的油井水泥或很难与其他厂家生产的缓凝剂、促凝剂配伍，给生产带来麻烦和风险。在上述研究与问题提出的基础上，本发明取长补短，对目前在用的钻井液降滤失剂实施改性，获得的新产品达到了设计要求，便利了生产的使用。
发明内容
本发明的目的是：经改性的降滤失剂，更具有抗盐、抗钙、耐高温性、稳定井壁、流变性能好、滤失量小的特点，目的使优化采油环境，降低成本，为企业增效。
本发明的目的是这样实现的：一种钻井液用降滤失剂的制备方法，以重量份配制，取腐植酸钠30-35份、醚化淀粉20-30份、羟乙基纤维素10-15份、聚丙烯酰胺5-10份、水溶性硅油5-10份；其佳配制为：腐植酸钠30份、醚化淀粉25份、羟乙基纤维素10份、聚丙烯酰胺7份、水溶性硅油6份；在密封下搅拌，加热到120℃，压力为0.8-1.2Mpa，恒温8-10小时得半成品；半成品在85-100℃下烘干，粉碎，加入5-10份磺化沥青复配得降滤失剂。
所述的降滤失剂的制备方法，醚化淀粉的合成是取50-80份淀粉，浸泡在50-80份10％NaOH溶液中溶胀24-28小时，在75-85℃条件下烘干，磨细得半成品；取半成品30-50份，投加30-50份氯乙酸，密封搅拌，控制压力0.8-1.2Mpa、PH值为7-8，加温135-145℃，恒温15-17小时即得产品。
所述的降滤失剂的制备方法，原料中醚化淀粉为自制，其他均为市售产品。
本发明产品经改性，其性能检测效果如下：
细度：筛孔径为0.80mm；
特性粘度：在0.5mol/L氯化钠溶液中，30℃条件下恒温测定，特性粘度≥4.0s；
有效物含量：≥90％；
水分测定：在105℃条件下恒温4小时，水分含量≤7.0；
pH值：8.0-9.0。
本产品流变性好，滤失量低，钻井效率高；抗温不低于180℃，有良好的抗盐、抗钙性能，特别适用于高密度、高固相钻井。配伍性好，兼有防塌作用，能有效地保护油气层。
本产品按照国家GB/T16783.1-2006标准，进行性能检测评价。
1、抗盐能力
NaCl对实验泥浆+2％改性降滤失剂体系滤失量的影响(20℃)结果见表。
表1
  NaCl(％)   表观粘度(mPa·s)   塑性粘度(mPa·s)   滤失量HTHP(ml)
  0   25   13   22.4
  1   33   110   23.2
  2   24   10   25.0
  3   22   10   28.0
  5   16   9   32.4
  7   10   9   39.6
上表数据验证，在泥浆+2％改性降滤失剂中加入不同量的NaCl，当含盐量小于1％时，泥浆的表观黏度随NaCl加量的增大而增大；当NaCl含量为1％时，黏度达最大值；含盐量大于1％时，黏度随含盐量增大而下降，但滤失量随含盐量增大而不断上升，这表明改性降滤失剂具有一定的抗盐能力。
2、抗钙能力
CaSO4对泥浆+2％改性降滤失剂体系性能的影响(20℃)结果见表。
表2
  CaSO4(％)   表观粘度(mPa·s)   塑性粘度(mPa·s)   滤失量HTHP(ml)
  0   25   13   22.4
  0.1   29   9   20.5
  0.3   35   14   21.6
  0.5   32   15   23.7
  0.7   30   10   31.2
上表数据验证：在泥浆+2％改性降滤失剂中加入不同量的CaSO4，泥浆表观黏度随CaSO4加量的增加而增加，CaSO4加量为0.3％时，黏度达到最大值；之后，CaSO4继续增加时黏度减小，但滤失量随CaSO4加量增大而上升，这表明改性降滤失剂具有较强的抗钙能力。
3、抗温能力
泥浆+2％改性降滤失剂体系的抗温能力(20℃)结果见表。
表3
  老化温度(℃)   表观粘度(mPa·s)   塑性粘度(mPa·s)   滤失量HTHP(ml)
  90   29   14   20.6
  120   33   17   20.3
  140   37   19   20.5
  160   39   18   21.0
  180   46   21   18.6
上表数据验证：将泥浆+2％改性降滤失剂在不同的温度滚动老化18小时发现，当老化温度从90℃上升到180℃时，泥浆表观黏度不断增加，但在160℃以下时增加幅度较小，在180℃时增稠现象较明显，滤失量随温度升高呈降低趋势，可见改性降滤失剂可抗温至180℃。
4、改性降滤失剂对水泥浆沉降稳定性的影响
加有改性降滤失剂的油井水泥浆90℃时的游动度和游离水测定结果见表。
表4
Figure G2009101134905D00041
上表数据验证：加入改性降滤失剂的油井水泥浆流动性变好，游离水大幅降低，特别是稳定性差的加重水泥浆和低密度的漂珠水泥浆加入改性降滤失剂后，在流动性增加的同时游离水降为零，这对水平井的应用有积极意义。
本发明从生产实际出发，针对本系统长期使用的钻井液降滤失剂所存在的问题，进行改性，达到了设计要求及技术效果，同时找到恰当、合理使用的方法，以指导生产实践，彰显技术进步。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步说明。
实施例一
以重量份配制，取腐植酸钠30份、醚化淀粉25份、羟乙基纤维素10份、聚丙烯酰胺7份、水溶性硅油6份；在密封下搅拌，加热到120℃，压力为1.0Mpa，恒温10小时得半成品；半成品在100℃下烘干，粉碎，加入10份磺化沥青复配得降滤失剂。
醚化淀粉的合成是取50份淀粉，浸泡在50份10％NaOH溶液中溶胀24小时，在75℃条件下烘干，磨细得半成品；取半成品30份，投加30份氯乙酸，密封搅拌，控制压力1.2Mpa、PH值为7.5，加温140℃，恒温16小时即得。
所述的降滤失剂的原料中醚化淀粉为自制，其他均为市售产品。
实施例二
以重量份配制，取腐植酸钠35份、醚化淀粉30份、羟乙基纤维素15份、聚丙烯酰胺5份、水溶性硅油10份；在密封下搅拌，加热到120℃，压力为1.2Mpa，恒温8小时得半成品；半成品在85℃下烘干，粉碎，加入7份磺化沥青复配得降滤失剂。
醚化淀粉的合成是取80份淀粉，浸泡在80份10％NaOH溶液中溶胀28小时，在85℃条件下烘干，磨细得半成品；取半成品50份，投加50份氯乙酸，密封搅拌，控制压力1.0Mpa、PH值为7.0，加温145℃，恒温17小时即得。
所述的降滤失剂的原料中醚化淀粉为自制，其他均为市售产品。
实施例三
以重量份配制，取腐植酸钠32份、醚化淀粉20份、羟乙基纤维素12份、聚丙烯酰胺10份、水溶性硅油5份；在密封下搅拌，加热到120℃，压力为0.8Mpa，恒温9小时得半成品；半成品在90℃下烘干，粉碎，加入5份磺化沥青复配得降滤失剂。
醚化淀粉的合成是取70份淀粉，浸泡在70份10％NaOH溶液中溶胀26小时，在80℃条件下烘干，磨细得半成品；取半成品40份，投加40份氯乙酸，密封搅拌，控制压力0.8Mpa、PH值为8.0，加温135℃，恒温15小时即得。
所述的降滤失剂的原料中醚化淀粉为自制，其他均为市售产品。
实验井位及效果：
新疆塔河某井，井深5500-6500米，当该井钻至4265米时，使用常规泥浆，密度为1.80g/cm3，粘度65秒，失水42ml，发生卡钻，泡油处理，恢复后继续钻进，钻至4355米时，起钻遇卡，下钻遇阻，活动起出4个立根后接方钻杆，钻具无法活动，发生粘卡，泡油处理无效，爆炸松扣，侧钻；改用本发明钻井液用改性降滤失剂调整泥浆密度为1.78g/cm3，恢复正常，粘度65秒，失水8.5ml，继续钻进至5820米，井下没有发生任何复杂情况，分析认为达到目的层，不再钻开下面地层；洗井，下技术套管，油层套管试压50Mpa，压力30分钟不降，套管密封良好，完井。
本发明的降滤失剂因改性有较强减阻作用，单独在净水泥浆中使用、当密度低于1.89g/cm3时，加量不宜超过55％，否则将过度分散水泥浆中颗粒，破坏水泥浆体系稳定性，引起颗粒聚沉，在使用中可根据情况加入膨润土、微硅及盐调节。

Claims (3)

1.一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：以重量份配制，取腐植酸钠30-35份、醚化淀粉20-30份、羟乙基纤维素10-15份、聚丙烯酰胺5-10份、水溶性硅油5-10份；在密封下搅拌，加热到120℃，压力为0.8-1.2MPa，恒温8-10小时得半成品；半成品在85-100℃下烘干，粉碎，加入5-10份磺化沥青复配得降滤失剂。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂的制备方法，其特征在于：醚化淀粉的合成是取50-80份淀粉，浸泡在50-80份10％NaOH溶液中溶胀24-28小时，在75-85℃条件下烘干，磨细得半成品；取半成品30-50份，投加30-50份氯乙酸，密封搅拌，控制压力0.8-1.2MPa、pH值为7-8，加温135-145℃，恒温15-17小时即得产品。
3.根据权利要求1所述的降滤失剂的制备方法，其特征在于：原料中醚化淀粉为自制，其他均为市售产品。
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