CN101928366A - 一种钻井液降粘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井液降粘剂的制备方法,包括以下步骤:将反应单体丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物质的量比为0.5~10∶1的混合物溶解于清水;将占单体用量0.5%~5%的过硫酸铵溶解于清水;将分别占单体用量0.3%~5%的两种分子量调节剂溶解于清水并加入反应釜升温至55~65℃,然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将体系升温至85~95℃反应1h,得到单体含量10%~50%的降粘剂产品,反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7,经烘干、粉碎后得到抗220℃以上高温的钻井液降粘剂。
Description
技术领域:本发明涉及一种钻井液降粘剂的制备方法,属于油田抗高温钻井液降粘剂的制备方法技术领域。
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200℃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。如川东北气田在钻或将要钻的大量深井和超深井,其井底温度均超过150℃;新疆油田计划在克拉玛依莫索湾背斜上钻莫深1井,设计井深达7380m,预计井底温度超过200℃;我国南海西部莺琼盆地是很有开发潜力的油气田,但该地区地温梯度高,预测井底最高温度将达到240℃。因此,如何适应高温高压,是深井和超深井钻进过程中面临的首要问题。
为了控制钻井液的稠化,人们早在上世纪30年代末就开始使用无机磷酸盐,这类降粘剂在低温下降粘效果较好,但在65℃以上就开始分解,丧失其降粘效果。40年代丹宁被广泛地用做钻井液降粘剂,但它只能适用于浅井。从60年代开始铁铬木质素磺酸盐(代号:FCLS)成为主要的钻井液降粘剂。FCLS虽比无机磷酸盐、丹宁等有较高的热稳定性,但在高温下也减效,甚至导致钻井液稠化。同时FCLS中的铬离子对人体及环境污染严重,国内外有关单位已经限制应用。90年代后,人们开始研制各种新型的降粘剂,如以有机胺及铵盐进行甲基膦酸化反应得到的改性氮川三甲叉膦酸(NTF-u),以丙烯酸和异丙烯膦酸(IPPA)制备的AA-IPPA共聚物,这些有机膦降粘剂具有很强的抗温能力,但仍然存在着维护周期短、适用范围窄等问题;通过在天然材料改性物中加入含硅化合物研制的有机硅降粘剂,抗温性能较好,但产品成本较高,用量较大;而以马来酸酐(MA)、烯丙基磺酸钠(AS)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等反应单体为原料研制的聚合物降粘剂,在合成过程中由于使用单一的分子量调节剂,降粘剂相对分子质量分布较宽,产品降粘性能受到影响,抗温性能一般在200℃以下。
发明内容:本发明的目的在于提供一种抗高温钻井液降粘剂的制备方法,克服现有技术中使用单一的分子量调节剂,存在的降粘剂相对分子质量分布较宽,产品降粘性能受到影响,抗温性能一般在200℃以下缺陷。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。
一种抗高温钻井液降粘剂的制备方法,包括以下步骤:将反应单体丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物质的量比为0.5~10∶1的混合物溶解于清水;将占单体用量0.5%~5%的过硫酸铵溶解于清水;将分别占单体用量0.3%~5%的两种分子量调节剂溶解于清水并加入反应釜升温至55~65℃,然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将体系升温至85~95℃反应1h,得到单体含量10%~50%的降粘剂产品,反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7,经烘干、粉碎后得到抗220℃以上高温的钻井液降粘剂。
上述分子量调节剂可以是对苯二酚、对甲氧基苯酚、巯基乙酸、异丙醇、硫酸铜、氯化铁、苯胺、十二烷基硫醇、苯醌、亚磷酸钠中的任意两种的组合。
本发明使用两种类型的分子量调节剂,降粘剂分子量分布范围较窄,降粘剂降粘性能提高,可以耐220℃以上高温。
具体实施方式:
实施例1:将20g丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物质的量比为0.5∶1的混合物溶解于40g清水,将占单体用量0.5%的过硫酸铵溶解于40g清水,将占单体用量0.3%的对苯二酚和占单体用量2%的异丙醇溶解于120g清水并加入反应釜升温至55℃,然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将反应釜升温至85℃反应1h,得到单体含量10%的产品,反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7,经烘干、粉碎后得到抗220℃高温、降粘率达95%钻井液降粘剂。
实施例2:将20g丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物质的量比为5∶1的混合物溶解于25g清水,将占单体用量2%的过硫酸铵溶解于25g清水,将占单体用量5%的对甲氧基苯酚和占单体用量0.3%的硫酸铜溶解于30g清水并加入反应釜升温至60℃,然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将反应釜升温至90℃反应1h,得到单体含量25%的产品,反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7,经烘干、粉碎后得到抗230℃上以上高温、降粘率达95%钻井液降粘剂。
实施例3:将20g丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物质的量比为10∶1的混合物溶解于10g清水,将占单体用量5%的过硫酸铵溶解于10g清水,将占单体用量2%的十二烷基硫醇和占单体用量5%的亚磷酸钠溶解于20g清水并升温至加入反应釜并升温到65℃,然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将反应釜升温至95℃反应1h,得到单体含量50%的产品,反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7,经烘干、粉碎后得到抗240℃高温、降粘率达95%的钻井液降粘剂。
Claims (4)
1.一种抗高温钻井液降粘剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(A)将反应单体丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物质的量比为0.5~10∶1的混合物溶解于清水;
(B)将占单体用量0.5%~5%的过硫酸铵溶解于清水;
(C)将分别占单体用量0.3%~5%的两种分子量调节剂溶解于清水加入反应釜并升温至55~65℃;
(D)将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将反应釜升温至85~95℃反应1h,得到单体含量10%~50%的降粘剂产品,反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7,经烘干、粉碎后得到抗220℃高温钻井液降粘剂。
2.根据权利要求1所述的抗高温钻井液降粘剂的制备方法,其特征在于分子量调节剂可以是对苯二酚、对甲氧基苯酚、巯基乙酸、异丙醇、硫酸铜、氯化铁、苯胺、十二烷基硫醇、苯醌、亚磷酸钠中的任意两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的抗高温钻井液降粘剂的制备方法,其特征在于将两种分子量调节剂溶解于清水加入反应釜并升温至60℃。
4.根据权利要求1或2所述的抗高温钻井液降粘剂的制备方法,其特征在于将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应釜中,然后将反应釜升温至90℃反应1h。
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