CN101955758B - 一种钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法，包括如下步骤：(1)原料准备：碱金属、水、淀粉、有机钠盐和还原引发剂，以每100毫升水中的加入量计算：碱金属18.5-19.1克、淀粉24.5-25克、有机钠盐13.0-13.5克、还原引发剂0.1-0.2克；(2)配制母液：按照步骤(1)的原料配比，将碱金属和水反应，反应完毕后加入淀粉；(3)螯合共聚：在搅拌情况下向步骤(2)得到的混合物中加入有机钠盐，然后加热到70-80℃，反应1h；(4)添加辅料：向步骤(3)中得到的混合物中加入还原引发剂，然后升温到120℃，恒温反应4h；(5)烘干和粉碎：将步骤(4)中得到的混合物在100℃下烘干并粉碎。应用本发明制备方法制得的钻井液用抗高温抗盐提切剂具有抗高温、抗盐水性能。

Description

一种钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油勘探钻井中使用的钻井液用提切剂，特别是一种具有抗高温、抗盐并且无污染的提切剂。
背景技术
随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，我国深井、超深井数目也越来越多。在钻井过程中，井眼越深，井筒内的温度就越高。由于高温条件下钻井液中各助剂都会氧化分解失去原来的结构，钻井液的流变性很难控制，钻井液的抗高温的问题越来越突出。而抗高温提切剂是钻井过程中不可缺少的钻井液处理剂之一，它对调节钻井液悬浮岩屑，在近井壁处形成滞留层，降低钻井液对地层的冲蚀，稳定井壁起着非常重要的作用。早在上世纪30年代末，人们就开始使用淀粉控制钻井液粘切。40年代到60年代聚合物被广泛地用做钻井液增粘提切。但在90年代后，由于世界各国环保意识的加强，人们开始研制纤维素类、黄原胶等提切剂。之后，研究主要集中在聚合物、纤维素类。提切剂的研究相对较少，特别是近几年这方面的研究工作几乎处于停滞，现场成功应用的实例更不多见，更是缺少适用于特殊底层条件下(如抗高温，抗盐水等)的提切剂。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备具有抗高温、抗盐水性能的钻井液用提切剂的方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)实现天然材料与有机单体的结合，弥补天然材料的抗温不足和有机单体价格偏高的问题，达到较好的应用效果和环保效果。(2)产品来源广泛，合成路线简单，成本较低。(3)产品不含有毒的重金属离子，对环境不造成伤害；产品具有较高的抗温性能，在≤180℃的温度范围内均能使用。(4)产品具有较好的抗盐性。(5)较低的塑性粘度和特优的剪切稀释特性。
具体实施方式
(一)钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备：
本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：碱金属、水、淀粉、有机钠盐和还原引发剂，以每100毫升水中的加入量计算：碱金属18.8克、淀粉24.7克、有机钠盐13.3克、还原引发剂0.15克；
(2)配制母液：按照步骤(1)的原料配比，将碱金属和水反应，反应完毕后加入淀粉；
(3)螯合共聚：在搅拌情况下向步骤(2)得到的混合物中加入有机钠盐，然后加热到80℃，反应1h；
(4)添加辅料：向步骤(3)中得到的混合物中加入还原引发剂，然后升温到120℃，恒温反应4h；
(5)烘干和粉碎：将步骤(4)中得到的混合物在100℃下烘干并粉碎，即得钻井液用抗高温抗盐提切剂。
(二)钻井液用抗高温抗盐提切剂性能评价：
1.加量变化的分析
分别将本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂在高速搅拌条件下慢慢加入5个装有3％钠膨润土的基浆中，同时做一个3％钠膨润土基浆做对比，搅拌40min，放置24h后，再高速搅拌5min，然后分别用六速旋转粘度计测定6种浆的粘度如下表1。
表1本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂加量变化对粘度和切力的影响(室温)
  加量％   10s/10min   AVmpa·s   PVmpa·s   YPmpa·s
  3％基浆   1/3   7   4   3
  3％基浆+0.05％提切剂   3/4.5   14   6   8
  3％基浆+0.1％提切剂   4/6   19.5   6   13.5
  3％基浆+0.2％提切剂   7/10.5   21.5   8   15
  3％基浆+0.3％提切剂   9/13   25.5   10   16.5
  3％基浆+0.4％提切剂   12/18   26.5   10   16.5
注：在本实施例中：AV为表观粘度；PV为塑性粘度；YP为动切力；3％基浆表示每100毫升水中加入3克钠膨润土；0.05％提切剂表示每100毫升基浆中加入0.05克本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂(0.1％提切剂、0.2％提切剂、0.3％提切剂和0.4％提切剂的含义与之相同)。
从表1中可以看出，加量略有增加时，泥浆的黏度就有较大的增加。加量在0.3％、0.4％的提切剂后，钻井液表观粘度(AV)、切力(YP)大幅度增加后就趋于不变，根据加量和成本考虑，0.3％的数据跟0.4％基本一致，所以选择0.3％的加量最经济，并完全可以满足钻屑携带的需要。
2.抗高温性能分析
在3％基浆中高速搅拌下加入0.3％提切剂搅拌40min后，分别测定160℃、180℃、200℃下热滚16h后、冷却至室温后的粘度(表2)。
表2对本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂的抗高温性能的分析
  加量％   10s/10min   AVmpa·s   PVmpa·   YPmpa·s   实验条件
  3％基浆+0.3％提切剂   12/14   19   8   15   160℃
  同上   9/10   15.5   6   9.5   180℃
  同上   6/7   13.5   5   8.5   200℃
由表2可以看出本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂随温度的增高而降低；在3％的基浆中，200℃时也能达到携带钻屑的需求，适合高温钻井作业。
3.与常用的提切剂对比
本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂作为一种钻井液流型调节剂，与常用的生物聚合物、黄原胶等提切剂相比，其特点是加量小，动、静切力提升较大。实验室用六速旋转粘度计测定了常用提切剂和本品的基本性能，如表3。
表3不同提切剂的对比分析
  配方   10s/10min   AVmpa·s   PVmpa·s   YPmpa·s   实验条件
  3％基浆+0.3％提切剂   12.5/18   26.5   10   18.5   室温
  3％基浆+0.3％提切剂   9/10   20.5   6   14.5   180℃热滚16h
  3％基浆+0.3％提切剂   6/7   18.5   6   12.5   200℃热滚16h
  3％基浆+0.3％PLUS   8/9   24   9   15   室温
  3％基浆+0.3％PLUS   7/6   18.5   6   12.5   180℃热滚16h
  3％基浆+0.3％PLUS   4/5   17   4   11   200℃热滚16h
  3％基浆+0.3％MLVIS   10/11   25.5   8   17.5   室温
  3％基浆+0.3％MLVIS   6/7   18   9   9   180℃热滚16h
  3％基浆+0.3％MLVIS   5/5.5   15.5   6   9.5   200℃热滚16h
注：0.3％PLUS表示每100毫升基浆中加入0.3克PLUS；0.3％MLVIS表示每100毫升基浆中加入0.3克MLVIS。
表3实验数据显示，提切剂随温度增高各项指标都随之降低，与其它增粘提切剂相比而言，表观粘度、塑性粘度、动切力等指标都优于其它产品。
4.盐的污染对本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂的影响
将配置好3％的基浆，高速搅拌加入0.3％的提切剂搅拌30分钟后，再加入不同的钠盐高搅后测其指标，在恒温140℃热滚16h后再测其指标，如表4。
表4盐对本实施例钻井液用抗高温抗盐提切剂的影响分析
Figure GSA00000119108400051
注：2％NaCL表示每100毫升基浆中加入2克氯化钠(4％NaCL、6％NaCL和7％NaCL的含义与之相同)。
根据表4中数据显示，在2％～4％的钠盐中泥浆的流变性能比较好，能够达到钻井要求；在6％～7％的钠盐中的泥浆流变性能就比较差，初终切、表观粘度、塑性粘度、动切力等指标已经达不到钻井要求，所以提切剂能够抗4％的盐水浆。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料准备：碱金属、水、淀粉、有机钠盐和还原引发剂，以每100毫升水中的加入量计算：碱金属18.5-19.1克、淀粉24.5-25克、有机钠盐13.0-13.5克、还原引发剂0.1-0.2克；
(2)配制母液：按照步骤(1)的原料配比，将碱金属和水反应，反应完毕后加入淀粉；
(3)螯合共聚：在搅拌情况下向步骤(2)得到的混合物中加入有机钠盐，然后加热到70-80℃，反应1h；
(4)添加辅料：向步骤(3)中得到的混合物中加入还原引发剂，然后升温到120℃，恒温反应4h；
(5)烘干和粉碎：将步骤(4)中得到的混合物在100℃下烘干并粉碎，即得钻井液用抗高温抗盐提切剂；
所述还原引发剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠或亚硫酸铁；
所述有机钠盐为乙二胺四乙酸二钠盐、四烃基-对-苯醌二钠盐、六氢化邻苯二甲酸二钠盐或乙烯基磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中以每100毫升水中的加入量计算：碱金属18.8克、淀粉24.7克、有机钠盐13.3克、还原引发剂0.15克。
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