CN101928366B - 一种钻井液降粘剂的制备方法 - Google Patents

一种钻井液降粘剂的制备方法 Download PDF

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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

一种钻井液降粘剂的制备方法
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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