CN102899005A - 一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂由以下质量份的原料制成，以100份原料计：淀粉50-80份，磷酸盐8-20份，尿素1-8份，聚乙二醇l-10份，亚硫酸钠1-3份，其余为水；按以下方法制得：按配比，将磷酸盐、尿素、聚乙二醇、亚硫酸氢钠溶于水中成混合溶液，将该混合溶液喷洒于淀粉中，搅拌均匀，置于恒温干燥箱中，于130℃～180℃反应4～10h。本发明制备工艺简单，成本低廉；所述抗高温抗盐抗钙降滤失剂具有良好的降滤失作用，使用范围广，抗温能力达150℃以上，可用于深井及超深井；对细菌的降解稳定；与钻井液配伍性好，对钻井液性能无不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法，属于石油钻井过程中的钻井液用降滤失剂技术领域。
技术背景
钻井过程中井壁失稳一直是影响钻井顺利进行的主要因素，特别是在深井、超深井、定向井和大斜度井日益增多的情况下，上述问题显得更加突出。钻井液滤失量过大是造成井壁失稳的重要原因之一。降滤失剂主要通过护胶作用使钻井液中保持一定比例细颗粒的含量，使钻井液形成的泥饼渗透率降低，从而降低钻井液中的自由水向地层滤失而起到稳定井壁的作用。为此，现场常采用加入降滤失剂的方法解决井壁失稳问题。现在常用降滤失剂有四类，（1）改性褐煤类降滤失剂，该类产品成本低，抗温能力强，但抗盐抗钙能力差，在盐水钻井液、复合盐水钻井液和海水钻井液使用效果不理想；（2）烯类单体聚合物类降滤失剂，该类产品抗温及抗盐能力强，但抗钙能力差，在海水及复合盐水钻井液中使用效果不理想，且成本较高；（3）树脂类降滤失剂，该类产品抗温及抗盐能力强，但抗钙能力差，在海水及复合盐水钻井液中使用效果不理想，且成本较高；（4）淀粉类降滤失剂，该类产品抗盐及抗钙能力强，成本低，在淡水钻井液、海水钻井液及复合盐水钻井液中使用效果较好，但抗温能力差，使用温度一般不超过120℃，同时该类产品易被细菌降解而失效。
CN101735779A公开了一种抗高温抗饱和盐的降滤失剂，包括如下组份的原料：改性淀粉、聚丙烯腈水解物、丙烯磺酸盐类和引发剂。该降滤失剂具有的显著特点是在饱和盐钻井液体系中，在高温高压情况下，饱和盐水浆中降滤失效果也非常好。但是该产品不足之处为其采用改性淀粉、聚丙烯腈水解物、丙烯磺酸盐类为原料成本高；制备工艺复杂，不利于推广应用。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法。本发明的技术方案如下：
一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂，由以下质量份的原料制成，以100份原料计：
淀粉50-80份，磷酸盐8-20份，尿素1-8份，聚乙二醇1-10份，亚硫酸钠1-3份，其余为水；按以下方法制得：
按配比，将磷酸盐、尿素、聚乙二醇、亚硫酸氢钠溶于水中成混合溶液，将该混合溶液喷洒于淀粉中，搅拌均匀，置于恒温干燥箱中，于130℃～180℃反应4～10h。
根据本发明优选的，所述的淀粉是玉米淀粉、土豆淀粉或小麦淀粉；
根据本发明优选的，所述的磷酸盐是磷酸二氢钠和磷酸氢二钠按质量比（5～1）:（1～3）。
根据本发明优选的，所述的聚乙二醇分子量在400～10000。
根据本发明优选的，所述的干燥箱中温度为140℃～180℃；优选所述的反应时间在4～8h。
根据本发明优选的，一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂，由以下质量份的原料制成，以100份原料计：
淀粉50-65份，磷酸盐10-15份，尿素3-6份，聚乙二醇1-5份，亚硫酸钠1-3份，其余为水。根据本发明，一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂的制备方法，步骤如下：
（1）将磷酸盐、尿素、聚乙二醇、亚硫酸氢钠按比例混合溶于水中，搅拌使其完全溶解；得混合溶液；
（2）按比例称取淀粉，利用喷雾设备将步骤（1）中配好的混合溶液喷洒于淀粉中，边喷洒边搅拌淀粉，使溶液均匀地喷洒在淀粉表面；
（3）将步骤（2）制得的样品置于恒温干燥箱中，于140℃～180℃反应4～10h；取出后冷却，粉碎，即得。
本发明的降滤失剂外观为白色或微黄色粉末，无异味，在水中具有很好的溶解作用；抗高温抗盐抗钙综合效果好。
本发明的的技术特点：本发明采用淀粉为主料，通过与磷酸盐反应能够生成淀粉磷酸酯起降滤失的作用，通过与尿素反应生成淀粉氨基甲酸酯而起到催化剂的作用，提高反应效率；聚乙二醇在溶液与淀粉混合时既起到分散作用，同时有利于提高产品的抗温能力；亚硫酸钠通过除氧而起到提高产品抗温能力的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：（1）以淀粉和磷酸盐为主要原料，制备工艺简单，成本低廉；（2）在淡水钻井液、盐水钻井液、复合盐水钻井液及海水钻井液中均具有良好的降滤失作用，使用范围广；（3）抗温能力达150℃以上，可用于深井及超深井；（4）对细菌的降解稳定；（5）与钻井液配伍性好，对钻井液性能无不良影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但是不应该认为本发明被下面特定例子所限定。各实施例中组分的含量以质量份表示。
本发明涉及的抗高温降粘剂的性能测试方法如下：
（1）外观
目测试样为自由流动粉末，不结块。
（2）含水量的测定
称取5g试样（称准至0.0001g），置于恒重的称量瓶中，于（105±3）℃烘2h，置于干燥器内冷却至室温，称重（称准至0.0001g），按下式计算含水量：
式中：W-------含水量，%；
m1-------试样质量，g；
m2-------干燥后试样质量，g。
（3）4％盐水滤失量测定
基浆配制：按4%的盐水：评价土：碳酸氢钠=350：35.0：1.0的比例配制基浆，高速搅拌20min，测基浆的表观粘度，其值应小于6mPa·s，滤失量应在(90±10)ml范围内，否则应调整土的加量。
取配好的基浆350ml两份，分别加入5.25g试样高速搅拌20min。其中一份在室温下密闭养护16h，另一份装入高温罐，于150℃下热滚16h后冷却取出。将两份待测液高速搅拌10min，测其高温前后的表观粘度和滤失量（0.7MPa/30min）。
（4）复合盐水滤失量测定
基浆配制：按饱和盐水：评价土：碳酸氢钠：氯化钙=350：35.0：1.0：1的比例配制基浆，高速搅拌20min，测基浆的表观粘度，其值应小于10mPa·s，滤失量应在(100±10)ml范围内，否则应调整土的加量。取配好的基浆350ml两份，分别加入5.25g试样高速搅拌20min。其中一份在室温下密闭养护16h，另一份装入高温罐，于150℃下热滚16h后冷却取出。将两份待测液高速搅拌10min，测其高温前后的表观粘度和滤失量（0.7MPa/30min）。
实施例1：
将磷酸盐10份（磷酸二氢钠与磷酸氢二钠质量比为3:1）、尿素5份、分子量400的聚乙二醇5份、亚硫酸氢钠2份按一定比例混合溶于18份水中，搅拌使其完全溶解，然后将所得混合液喷洒于60份土豆淀粉中，边搅拌边喷洒，混合均匀，将样品置于恒温干燥箱中，150℃下反应5h，取出后冷却，粉碎，即得抗高温抗盐抗钙降滤失剂。
取上述方法制备的抗高温抗盐抗钙降滤失剂，考察其性能，结果如表1所示。
表1、实施例1的降滤失剂性能
实施例2：
将磷酸盐15份（磷酸二氢钠与磷酸氢二钠质量比为1:3）、尿素6份、分子量10000的聚乙二醇3份、亚硫酸氢钠1份按一定比例混合溶于10份水中，搅拌使其完全溶解，然后喷洒于65份玉米淀粉中，混合均匀，将样品置于恒温干燥箱中，160℃下反应4h，取出后冷却，粉碎，即得抗高温抗盐抗钙降滤失剂。考察所得降滤失剂的性能，结果如表2所示。
表2、实施例2的降滤失剂性能
实施例3：
将磷酸盐13份（磷酸二氢钠与磷酸氢二钠质量比为4:1）、尿素3份、分子量2000的聚乙二醇1份、亚硫酸氢钠3份按一定比例混合溶于15份水中，拌使其完全溶解，然后喷洒于65份玉米淀粉中，混合均匀，将样品置于恒温干燥箱中，140℃下反应8h，取出后冷却，粉碎，即得抗高温抗盐抗钙降滤失剂。考察所得抗高温抗盐抗钙降滤失剂性能，结果如表3所示。
表3、实施例3的降滤失剂性能
Claims (7)
1.一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂，其特征在于，由以下质量份的原料制成，以100份原料计：
淀粉50-80份，磷酸盐8-20份，尿素1-8份，聚乙二醇1-10份，亚硫酸钠1-3份，其余为水；按以下方法制得：
按配比，将磷酸盐、尿素、聚乙二醇、亚硫酸氢钠溶于水中成混合溶液，将该混合溶液喷洒于淀粉中，搅拌均匀，置于恒温干燥箱中，于130℃～180℃反应4～10h。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述的淀粉是玉米淀粉、土豆淀粉或小麦淀粉；
3.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述的磷酸盐是磷酸二氢钠和磷酸氢二钠按质量比（5～1）:（1～3）。
4.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述的聚乙二醇分子量在400～10000。
5.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述的干燥箱中温度为140℃～180℃；优选所述的反应时间在4～8h。
6.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，由以下质量份的原料制成，以100份原料计：
淀粉50-65份，磷酸盐10-15份，尿素3-6份，聚乙二醇1-5份，亚硫酸钠1-3份，其余为水。
7.一种权利要求1～6任一项所述的降滤失剂的制备方法，步骤如下：
（1）将磷酸盐、尿素、聚乙二醇、亚硫酸氢钠按比例混合溶于水中，搅拌使其完全溶解；得混合溶液；
（2）按比例称取淀粉，利用喷雾设备将步骤（1）中配好的混合溶液喷洒于淀粉中，边喷洒边搅拌淀粉，使溶液均匀地喷洒在淀粉表面；
（3）将步骤（2）制得的样品置于恒温干燥箱中，于140℃～180℃反应4～10h；取出后冷却，粉碎，即得。
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