CN102994055A - 一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法，其各物料按重量份数计为：精制棉400～500份、烧碱90～110份、氯乙酸15～25份、腈纶400～500份；经碱化、醚化、水解反应得到钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐处理剂。采用本发明制备钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐，其制备工艺简单，反应时间短，生产耗能小，利于工业化生产。将其用于钻井液中，加入量小，抗盐、抗高温性能和降滤失效果好。将其用于海洋钻井和饱和盐水中，钻井作业时性能稳定，不增加钻井液的粘度。

Description

一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂的制备方法，具体涉及一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法。

背景技术

在石油钻井作业中，钻井液在压力下流经渗透层时将发生渗滤，导致钻井液液相渗入地层，这个过程称之为“失水”。如果失水不能得到很好的控制，大量的失水进入地层不仅诱导井眼失稳，而且会对油气层产生损害，目前解决这一问题的有效方法就是在钻井液中加入降滤失剂。

降滤失剂又叫降失水剂，其功能为保证钻井泥浆性能的稳定性，降低钻井泥浆的滤失量以及钻井液的表观粘度，并减少有害液体滤失到地层，同时稳定井壁、保证井径规则。降滤失剂产品可分为两大类：颗粒材料和水溶性高分子及有机材料。最早使用的是颗粒材料如：膨润土、沥青、硅灰、花生壳、乳胶等，但现在实际应用较少。目前，实际应用中的大部分降滤失剂产品均为水溶性改性天然高分子及人工合成高分子材料，主要有羧甲基纤维素类、改性淀粉、酚醛树脂类、褐煤类、水解聚丙烯腈类以及化学合成的多元共聚产物。其中，水解聚丙烯腈类由于成本低、加工简单、抗温抗盐效果好而备受用户的青睐。

随着对油气资源需要量的增加和浅层油气资源的枯竭，对深部地层油气资源的勘探、开发越来越受重视，超深井钻井施工数量逐年增加。但是随着地层深度的增加，地层温度也会越来也高，并且在钻井过程中，经常会遭遇含盐地层，这就要求钻井液降滤失剂必须同时具有良好的抗温性能、抗钙镁离子污染性能以及高密度下的降滤失性能。但是现有的水解聚丙烯腈类产品，只具有一定的抗温和降滤失效果，抗盐和防塌性能并不理想。此外，由于加工水解聚丙烯腈类产品的原料通常为废旧的纺织腈纶，原料的性质经常变化，也在一定程度上影响了产品性能的稳定性。因此，克服水解聚丙烯腈类产品性能的不足，研究适用于深井、抗高温、抗盐、抗钙镁的水解聚丙烯腈类降滤失剂成为钻井液处理剂研发的一个方向。

CN10275772A公布了一种钻井液用抗超高温抗盐降滤失剂及其制备方法，由下述重量配比的原料制成：腈纶废丝20~50份；AMPS聚合物5~20份；聚丙烯酸钾10~30份；聚丙烯酸钙5~20份；聚丙烯酰胺1~10份；HF-342 10~30份；HY-508 10~40份；交联剂2~15份；水500~1000份。按所述重量份比称取水及腈纶废丝，将其加入搅拌的反应釜中，密封并升温至230~250℃，反应7~10小时，降温至60℃以下；在反应釜中加入按所述重量份比称取的AMPS聚合物、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钙、聚丙烯酰胺、HF-342、HY-508及交联剂，密封并升温至180~200℃，搅拌反应4~6小时；放料，所得产物经干燥即得成品。该发明具有抗240℃高温、抗饱和盐水、海水、复合盐水的功能，能有效降低钻井泥浆滤失量，不增粘。但该方法所用物料较多，制备工艺复杂，步骤繁琐。 

CN101117573A公开了一种石油勘探钻井液用无荧光防塌降滤失剂，由煤矸石500kg、废睛纶丝270kg、烧碱100kg、甲醛20kg、亚钠30kg、亚硫酸氢钠30kg、苯酚50kg、水3000kg配制而得。该发明产品加工原料成本低，与同类产品相比，可降低钻井泥浆成本30%；在钻井过程中，用量少，在淡水中的加量为1%，在海水中加量3%，性能优于所有褐煤树脂类产品的性能。其弊端是防塌性能和降粘性能一般，且环保性能不佳。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单、抗高温、抗盐、降滤失性能好的钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法，各物料按重量份数计为：精制棉400~500份、烧碱90~110份、氯乙酸15~25份、腈纶400~500份；包括如下步骤：

A、碱化，取配比量的精制棉加入反应釜中，将相应配比量的烧碱加水配置成浓度10 wt %~50wt%的烧碱溶液，并将其加入所述反应釜内，反应釜升温至碱化温度，恒温搅拌2~3小时；

B、醚化，按配比取氯乙酸加水配置成5 wt%~20 wt%的氯乙酸溶液，将其加入上述反应釜中，升温至醚化温度，恒温搅拌2~3小时；

C、水解，在上述反应釜中加入相应配比量的腈纶，升温至水解温度，恒温反应6~8小时，得钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐胶液；

D、最后喷雾干燥制成粉剂。

本发明的进一步改进在于：所述碱化、醚化的聚合温度为70℃~90℃。

本发明的进一步改进在于：所述水解温度为190℃~210℃。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明所制得的水解聚丙烯腈铵盐与常规的聚丙烯腈铵盐类产品相比，具有更为优良的抗盐、抗高温和降滤失效果，降滤失量可达10ml/30min；可在海洋钻井和饱和盐水钻井环境中使用；且性能更加稳定，不增加钻井液粘度；加入量更小，仅加入1%即可达到效果，而其他类型的水解聚丙烯腈铵盐需加入3%才能达到效果。

本发明以精制棉和腈纶为原料，先将精制棉与烧碱进行碱化，然后再与氯乙酸发生醚化，使得在其纤维素分子链上引入羧甲基钠基团，得到一种水溶性纤维素衍生物，而后向该水溶性纤维素衍生物体系内加入腈纶，使其发生共水解反应，将不同的分子链连接到一起，得到的钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐处理剂。水溶性纤维素衍生物具有增稠、分散、成膜、黏结和保护胶体等特性，本发明利用了水溶性纤维素衍生物的上述优点，所制得的水解聚丙烯铵盐不仅能使滤失量大幅度下降，同时还不影响水解产物的可溶性，且制备工艺简单，转化率高、成本低、无后处理、无三废、绿色环保。此外，本发明采用原料均为无荧光材料，对地质录井无干扰。

 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

实施例1

取450kg精制棉加入反应釜中，将100kg的烧碱加水配置成 20wt%的烧碱溶液，并加入所述反应釜内，将反应釜升温到80℃，恒温搅拌3小时；然后将20kg氯乙酸加水配置成10wt%的氯乙酸溶液，并其加入上述反应釜内，反应釜升温到80℃，恒温搅拌2小时；最后加入430kg腈纶，并将反应釜升温到200℃，恒温反应6小时得到钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐胶液，最后经喷雾干燥制成粉剂。

实施例2

取400kg精制棉加入反应釜内，将110kg烧碱加入配置成10wt%的烧碱溶液，并加入到所述反应釜内，将反应釜升温到70℃，恒温搅拌2小时；然后取15kg的氯乙酸加水配置成5wt%的氯乙酸溶液，并将其加入上述反应釜中，反应釜升温到90℃，恒温搅拌3小时；最后加入500kg腈纶，并将反应釜升温到190℃，恒温反应8小时得到钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐胶液，最后经喷雾干燥制成粉剂。

实施例3

取500kg精制棉加入反应釜中，将90kg的烧碱加水配置成50wt%的烧碱溶液，并加入到所述反应釜内，将反应釜升温到90℃，恒温搅拌2.5小时；然后将25kg氯乙酸加水配置成的20wt%的氯乙酸溶液，将其加入上述反应釜内，并将反应釜升温到70℃，恒温搅拌2.5小时；最后加入400kg腈纶，并将反应釜升温到210℃，反应7小时得到钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐胶液，最后经喷雾干燥制成粉剂。

实施例4

取480kg精制棉加入反应釜中，将105kg的烧碱加水配置成30wt%的烧碱溶液，并加入到所述反应釜内，将反应釜升温到85℃，恒温搅拌2.3小时；然后将18kg氯乙酸加水配置成的15wt%的氯乙酸溶液，将其加入上述反应釜内，并将反应釜升温到75℃，恒温搅拌2.8小时；最后加入480kg腈纶，并将反应釜升温到205℃，反应7.5小时得到钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐胶液，最后经喷雾干燥制成粉剂。

将实施例1、2、3和4所制备的钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐加入到淡水基浆中，加入量为0.23%，添加水解聚丙烯腈铵盐后的淡水基浆的各项指标见表一。

表一添加水解聚丙烯腈铵盐的淡水基浆的各项指标

所述淡水基浆为：350ml蒸馏水+1.0g碳酸氢钠+8.0g钻井液用二级钠土+24.5g 钻井液用评价土。

将实施例1、2、3和4所制备的钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐加入到盐水基浆中，加入量为1.13%，添加水解聚丙烯腈铵盐后的盐水基浆的各项指标见表二。

表二 添加水解聚丙烯腈铵盐的盐水基浆的各项指标

所述盐水基浆为：350ml4%的盐水+1.0g 碳酸氢钠+40g钻井液试验用二级钠土+24.5g钻井液用评价土。

Claims (3)

1.一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法，其特征在于各物料按重量份数计为：精制棉400~500份、烧碱90~110份、氯乙酸15~25份、腈纶400~500份；包括如下步骤：

A、碱化，取配比量的精制棉加入反应釜中，将相应配比量的烧碱加水配置成浓度10wt %~50wt%的烧碱溶液，并加入所述反应釜内，反应釜升温至碱化温度，恒温搅拌2~3小时；

B、醚化，按配比取氯乙酸加水配置成5wt%~20wt%的氯乙酸溶液，将其加入上述反应釜中，升温至醚化温度，恒温搅拌2~3小时；

C、水解，在上述反应釜中加入相应配比量的腈纶，升温至水解温度，恒温反应6~8小时，得钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐胶液；

D、最后喷雾干燥制成粉剂。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法，其特征在于：所述碱化、醚化的聚合温度为70℃~90℃。

3.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法，其特征在于：所述水解温度为190℃~210℃。