CN102432751B - 一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂，其制备方法为：先将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解为总质量百分比浓度为10％-25％的混合水溶液，再加入丙烯酸充分搅拌溶解后，加入氢氧化钾水溶液，调节pH值为7-8之间，通氮气保护20-30min，加热到50-60℃，再加入二甲基二烯丙基氯化铵、过硫酸铵和硫醇，恒温2-5h，得到胶状产物，将胶状产物用丙酮洗涤，除去未反应的物质后，恒温105℃左右干燥2-4h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。该高温护胶防塌降滤失剂可以有效地提高水基钻井液体系的高温胶体稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂及其制备方法。
背景技术
钻井液在高温深井、超深井钻井条件下，必须具有良好的高温胶体稳定性，才能保证钻井液在井底高温条件下具有良好的流变性和滤失造壁性。滤失造壁性是指钻井液在井眼向近井壁带滤失自由水的同时，在井壁上形成致密性好、厚度薄、强度高和润滑性好的滤饼，从而阻止钻井液向地层的进一步滤失或漏失，避免缩径、卡钻、井塌等井下复杂事故的发生。而高质量滤饼的形成与钻井液胶体颗粒的表面水化膜厚度、Zeta电位、粒径分布和聚结稳定性直接相关，而向钻井液中加入抗高温的胶体稳定剂是保持钻井液胶体稳定性的关键。
目前，国外高温胶体稳定剂还不能满足高温护胶的要求，国内高温胶体稳定剂还未见报道，因此，研制新型的、适合于深井高温条件下使用的水基钻井液护胶剂具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明主要目的是解决上述问题，提供一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂，其制备方法为：
1)向反应釜中加入250-350重量份的水，将5-10重量份丙烯酰胺、40-60重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中搅拌溶解为10％-25％的水溶液，再加入3-5重量份丙烯酸充分搅拌溶解；
2)加入浓度为20％的氢氧化钾水溶液，调节pH值为7-8之间；
3)通氮气保护20-30min；
4)将以上溶液加热到50-60℃，加入4-7重量份二甲基二烯丙基氯化铵、1-2份浓度为10％-15％的引发剂过硫酸铵和2-3份相对分子质量控制剂硫醇，恒温2-5h，得到胶状产物；
5)将得到的产物用丙酮沉淀、洗涤，除去未反应的物质，所得沉淀物恒温105℃左右干燥2-4h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。
本发明钻井液高温护胶防塌降滤失剂的工作原理及有益效果：该处理剂是由丙烯酸(AA，工业聚合级)、丙烯酰胺(AM，工业聚合级)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS，工业聚合级)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC，工业聚合级)，在水溶液中共聚而成一种多元共聚物，分子链上含有-CONH2(在高温下水解为-COO-)、-SO3-、阳离子铵基团等官能团，这些基团均具有较强的亲水性，具有高的抗盐能力，阳离子铵基团在带负电的粘土表面具有良好的吸附性；-SO3-属于抗高温水化基团，能提高共聚物的热稳定性；-CO与钻井液处理剂分子链上的羟基、羧基等形成氢键，提高了脱附物理吸附水的难度，从而提高水基钻井液处理剂抗温能力，达到提高水基钻井液体系的高温胶体稳定性，进而稳定钻井液的高温高压滤失造壁性和高温高压流变性能，提高钻井液的整体抗温性，拓宽使用范围的目的。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1：
一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂，其制备方法为：
1)向反应釜中加入250重量份的水，将5重量份丙烯酰胺、40重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中搅拌溶解为质量百分比浓度为15％(两种溶质浓度之和，下同)的水溶液，再加入3重量份丙烯酸充分搅拌溶解；
2)加入质量百分比浓度为20％的氢氧化钾水溶液，调节pH值为7；
3)通氮气保护20min；
4)将以上溶液加热到50℃，加入4重量份二甲基二烯丙基氯化铵、1重量份质量百分比浓度为10％的引发剂——过硫酸铵水溶液和2重量份相对分子质量控制剂——硫醇，恒温2h，得到胶状产物；
5)将得到的产物用100重量份丙酮沉淀、洗涤，除去未反应的物质，所得沉淀物恒温105℃左右干燥2h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。
性能实验：
钻井液配方：
基浆配方：1000mL水+40g钠膨润土+40g评价土+4g纯碱；
1#体系配方：500mL水+1％钠膨润土+2％海泡石土+15％氯化钠+5％磺化褐煤SMC+6％磺化酚醛树脂1型SMP-1+1％磺化酚醛树脂2型SMP-2+2％有机硅防塌剂+0.7％亚硫酸钠；
2#体系配方：500mL水+1％钠膨润土+2％海泡石土+15％氯化钠+1％高温护胶防塌降滤失剂GHJ-1+6％磺化酚醛树脂1型SMP-1+1％磺化酚醛树脂2型SMP-2+5％磺化褐煤SMC+2％有机硅防塌剂+0.7％亚硫酸钠。
将本实施例制得的高温护胶防塌降滤失剂(代号GHJ-1)加入钻井液基浆和磺化体系中，在220℃温度下动态老化16h后，采用测定钻井液滤失量的方法来评价产品的抗温性能。实验结果见表1和表2。
表1GHJ-1与常用抗高温钻井液降滤失剂的效果对比
注：高温高压滤失量测定条件：220℃，3.5MPa。
表2GHJ-1对磺化体系抗温性的影响
注：高温高压滤失量测定条件为220℃，3.5MPa。
由表1和表2可看出，合成的聚合物高温护胶防塌降滤失剂GHJ-1能够显著提高水基钻井液的高温胶体稳定性，不仅能降低钻井液的API常温中压滤失量和高温高压滤失量，而且能稳定钻井液的高温高压流变性。抗温达到220℃，与目前国内常用的抗高温降滤失剂相比具有明显优势。
实施例2：
一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂，其制备方法为：
1)向反应釜中加入300重量份的水，将10重量份丙烯酰胺、60重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中搅拌溶解为19％的水溶液，再加入5重量份丙烯酸充分搅拌溶解；
2)加入浓度为20％的氢氧化钾水溶液，调节pH值为8；
3)通氮气保护30min；
4)将以上溶液加热到60℃，加入7重量份二甲基二烯丙基氯化铵、2重量份浓度为15％的引发剂——过硫酸铵水溶液和3重量份相对分子质量控制剂——硫醇，恒温5h，得到胶状产物；
5)将得到的产物用100重量份丙酮沉淀、洗涤，除去未反应的物质，所得沉淀物恒温105℃左右干燥4h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。
重复实施例1的实验，发现在原磺化钻井液体系的基础上加入适量的钻井液高温护胶防塌降滤失剂，可以有效地提高水基钻井液及磺化钻井液体系的高温胶体稳定性，从而稳定钻井液的高温高压滤失造壁性和高温高压流变性能，提高钻井液的整体抗温性。
实施例3：
一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂，其制备方法为：
1)向反应釜中加入350重量份的水，将8重量份丙烯酰胺、50重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中搅拌溶解为14％的水溶液，再加入4重量份丙烯酸充分搅拌溶解；
2)加入浓度为20％的氢氧化钾水溶液，调节pH值为7.5；
3)通氮气保护30min；
4)将以上溶液加热到55℃，加入6重量份二甲基二烯丙基氯化铵、2重量份浓度为13％的引发剂——过硫酸铵和2重量份相对分子质量控制剂——硫醇，恒温3h，得到胶状产物；
5)将得到的产物用100重量份丙酮沉淀、洗涤，除去未反应的物质，所得沉淀物恒温105℃左右干燥3h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。
重复实施例1的实验，发现在原磺化钻井液体系的基础上加入适量的钻井液高温护胶防塌降滤失剂，可以有效地提高水基钻井液及磺化钻井液体系的整体抗温性能，达到降低成本和拓宽应用范围的目的。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)向反应釜中加入250-350重量份的水，将5-10重量份丙烯酰胺、40-60重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入反应釜中搅拌溶解为总质量百分比浓度为10％-25％的混合水溶液，再加入3-5重量份丙烯酸充分搅拌混合溶解；
2)加入质量百分比浓度为20％的氢氧化钾水溶液，调节pH值为7-8之间；
3)通氮气保护20-30min；
4)将以上溶液加热到50-60℃，加入4-7重量份二甲基二烯丙基氯化铵、1-2重量份质量百分比浓度为10％-15％的引发剂——过硫酸铵水溶液和2-3重量份相对分子质量控制剂——硫醇，恒温2-5h，得到胶状产物；
5)将得到的产物用丙酮沉淀、洗涤，除去未反应的物质，所得沉淀物恒温105℃左右干燥2-4h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。
2.根据权利要求1所述的方法制得的钻井液高温护胶防塌降滤失剂。
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