CN103204976B - 钻井液用改性聚阴离子铵盐及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种钻井液用改性聚阴离子铵盐及其制备方法，铵盐是由下述原料制成的：水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、水、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、亚硫酸钠。制备方法包括以下步骤：称取水、水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸钠，将其加入反应釜中，密封，升温，反应，降温，在已降温的反应釜中加入称取的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，密封，通入氮气，在氮气保护下，升温，反应；放料，所得产物经抽真空干燥即得成品。它能抗240℃超高温，抗饱和盐水、复合盐水、海水，能有效降低钻井液滤失量，不增粘，防塌效果好。

Description

钻井液用改性聚阴离子铵盐及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失量剂，属于石油钻井助剂，特别是一种钻井液用改性聚阴离子铵盐。本发明还涉及所述钻井液用改性聚阴离子铵盐的制备方法。

背景技术

目前，世界上的浅层原油越来越少，开采深度越来越深，而用于深井、超深井的钻井助剂还很欠缺。目前市场上的一些产品要么只能抗200℃以下高温，要么是增粘过度，需要添加其他的辅助材料，钻井才能正常进行，因此，市场急需一种抗超高温、抗饱和盐水、复合盐水、海水，能有效降低钻井钻井液滤失量、不增粘，防塌效果突出的石油钻井助剂。CN102276773A公开了一种钻井液用双聚铵盐，在水解聚丙烯腈铵盐的基础上加入丙烯酰铵、丙烯酸铵单体低温常压进行接枝聚合反应，采用过硫酸铵、偏重亚硫酸钠作为引发剂，得到液体多元共聚铵盐，喷雾干燥制成粉剂。CN1071936A公开了一种多元共聚铵盐钻井液处理剂的制备方法，在水解聚丙烯腈铵盐的基础上加入丙烯酰铵、丙烯酸铵单体低温常压进行接枝聚合反应，采用过硫酸铵、偏重亚硫酸钠作为引发剂，得到液体多元共聚铵盐，喷雾干燥制成粉剂。CN101560378A公开了一种钻井液用防塌稀释降滤失量剂及其制备方法，所述的降滤失量剂是由下述重量配比的原料制成的：含腐殖酸的物质８０～１２０份、焦亚硫酸钠３０～８０份、水３００～５００份、水解聚丙烯腈铵盐１０～３０份、交联剂２～１５份、氢氧化钾３０～５０份、络合剂５～２０份、尿素１～１０份、有机硅树脂１０～２０份。按所述重量份比称取水、氢氧化钾、褐煤或者泥炭或者风化煤、焦亚硫酸钠，将其加入搅拌的反应釜中，密封，升温，反应，降温；在已降温的搅拌反应釜中加入按所述重量份比称取的水解聚丙烯腈铵盐、交联剂、络合剂、尿素、有机硅树脂，密封，升温，搅拌反应；放料，所得产物经喷雾干燥即得成品。CN101698794A公开了一种耐高温抗盐油井水泥降失水剂，生产原料包括ＡＭＰＳ（２－丙烯酰胺－２－甲基丙磺酸）、丙烯酸、丙烯酰胺、氢氧化钠、过硫酸钾和水，其质量份数比为ＡＭＰＳ（２－丙烯酰胺－２－甲基丙磺酸）∶丙烯酸∶丙烯酰胺∶氢氧化钠∶过硫酸钾∶水＝３２－３６∶２．５－３∶１２－１５∶４－６∶０．３－０．５∶１２０。CN101967369A公开了一种钻井液用梳型聚合物降滤失剂及其制备方法，先将聚乙二醇单甲醚（ＰＥＧＭ）与马来酸酐（ＭＡ）酯化反应得到大分子单体，再配以丙烯酰胺（ＡＭ）和２－丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）两种单体，采用溶液聚合法共聚得到带有长侧链的梳型聚合物降滤失剂。CN101717622A公开了一种钻井液用润滑抑制剂及制备方法与含有所述钻井液用润滑抑制剂的钻井液，涉及一种含有甲基葡萄糖甙类化合物的钻井液用润滑抑制剂以及这种钻井液用润滑抑制剂的制备方法与含有所述钻井液用润滑抑制剂的钻井液。CN1807543A公开了一种钻井液用降滤失剂，该降滤失剂是油田钻井钻井液中需要添加的化学品助剂，是由天然腐植酸与氢氧化钠反应生成腐植酸钠盐，再与磺化沥青、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、水溶性硅油和甲醛还原共聚组成。其弊端是所用原料羟乙基纤维素成本高，防塌性能一般。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、废腈纶丝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。以上这些技术对于如何解决深井、超深井钻井中的钻井液抗超高温、抗盐、防塌性能的问题，并使钻井液的流变性保持良好状态并无指导意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用改性聚阴离子铵盐，该改性聚阴离子铵盐（即降滤失剂）能抗超高温、抗饱和盐水、抗复合盐水、抗海水，能有效降低钻井液滤失量、不增粘，并且防塌效果好，从而解决深井、超深井钻井中的钻井液抗超高温、抗盐的问题。

为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述改性聚阴离子铵盐（即降滤失剂）的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种钻井液用改性聚阴离子铵盐（即钻井液用降滤失剂），其技术方案在于，它是由下述重量配比的原料制成的：

上述技术方案中，所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐是由下述优选重量配比的原料制成的：

上述技术方案中，所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐是由下述优选重量配比的原料制成的：

所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐的制备方法包括以下步骤：

（1）、按所述重量份比称取水、水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸钠，将其加入搅拌的反应釜中，密封，升温到145～150℃，反应2.5～3小时，降温至60℃以下；

（2）、在已降温至60℃以下的搅拌反应釜中加入按所述重量份比称取的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，密封，通入氮气25~30分钟，在氮气保护下，升温至85～90℃，搅拌反应7～7.5小时（即在氮气保护下，在25~30分钟升温至85～90℃，在此温度下搅拌反应7～7.5小时）；

（3）、放料，所得产物经抽真空干燥即得成品。

本发明的改性聚阴离子铵盐（即降滤失剂）已由石家庄华莱鼎盛科技有限公司生产样品100吨，其中华北油田使用65吨，冀东油田使用35吨。本发明利用了水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺抗温性好、抗盐、降粘、防塌、降滤失等性能，通过交联、共聚等工艺，使最终产品达到设计要求，制备关键是原材料的加量及对生产温度和反应时间的控制。本发明的改性聚阴离子铵盐（即降滤失剂）主要用于油田钻井钻井液中，是一种适用于深井、超深井的钻井液助剂，可按0.1﹪~1﹪的量（重量）混入钻井钻井液中使用（比如可以按钻井液重量的0.1%或者0.5%或者1%加入改性聚阴离子铵盐，将其混入钻井液中使用）。本发明的有益效果及创新点在于，通过选择适宜的交联剂和需要交联、共聚的具有不同功能的产品，进行交联、共聚，使本发明具有抗240℃超高温、抗饱和盐水、抗海水、抗复合盐水的功能，还能有效降低钻井钻井液滤失量，不增粘，防塌效果良好（防塌效果突出）。具体对比效果见表1.

表1

实验表明：加入0.1﹪~1﹪本发明的改性聚阴离子铵盐（降滤失剂），即可抗240℃超高温、抗饱和盐水、抗海水、抗复合盐水，能有效降低钻井钻井液滤失量，不增粘。从而解决了深井、超深井钻井中的钻井液抗超高温、抗盐的问题，防塌效果良好，并使钻井液的流变性保持良好状态。

具体实施方式

实施例1：本发明所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐（即降滤失剂）是由下述重量配比的原料制成的：

水解聚丙烯腈铵盐120千克，环氧氯丙烷30千克，水300千克，十二烷基二甲基烯丙基氯化铵60千克，丙烯酸40千克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸60千克，丙烯酰胺40千克，过硫酸铵0.3千克，亚硫酸钠0.2千克。

所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐的制备方法，它（依次）包括以下步骤：（1）、按所述重量份比称取水、水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸钠，将其加入搅拌的反应釜中，密封，升温到145～150℃（选用145℃），反应2.5～3小时（选用3小时），降温至60℃以下（可选用55℃）；（2）、在已降温至60℃以下的搅拌反应釜中加入按所述重量份比称取的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，密封，通入氮气30分钟，在氮气保护下，升温至85～90℃（选用90℃），搅拌反应7～7.5小时（选用7小时）；（3）、放料，所得产物经抽真空干燥即得成品。

本发明的使用方法与一般处理剂的相同。

实施例2：本发明所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐（即降滤失剂）是由下述重量配比的原料制成的：

水解聚丙烯腈铵盐80千克，环氧氯丙烷20千克，水300千克，十二烷基二甲基烯丙基氯化铵30千克，丙烯酸50千克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸40千克，丙烯酰胺20千克，过硫酸铵0.1千克，亚硫酸钠0.1千克。

或者可以是水解聚丙烯腈铵盐120千克，环氧氯丙烷30千克，水500千克，十二烷基二甲基烯丙基氯化铵70千克，丙烯酸40千克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸40千克，丙烯酰胺50千克，过硫酸铵1千克，亚硫酸钠1千克。

或者可以是水解聚丙烯腈铵盐100千克，环氧氯丙烷10千克，水400千克，十二烷基二甲基烯丙基氯化铵65千克，丙烯酸10千克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20千克，丙烯酰胺45千克，过硫酸铵0.5千克，亚硫酸钠0.6千克。

或者可以是水解聚丙烯腈铵盐100千克，环氧氯丙烷25千克，水400千克，十二烷基二甲基烯丙基氯化铵70千克，丙烯酸15千克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸25千克，丙烯酰胺45千克，过硫酸铵0.8千克，亚硫酸钠0.8千克。

所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐的制备方法，它（依次）包括以下步骤：（1）、按所述重量份比称取水、水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸钠，将其加入搅拌的反应釜中，密封，升温到145～150℃（选用140℃或者150℃），反应2.5～3小时（选用2小时或者2.5小时），降温至60℃以下（可选用50℃）；（2）、在已降温至60℃以下的搅拌反应釜中加入按所述重量份比称取的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，密封，通入氮气25分钟（或者30分钟），在氮气保护下，升温至85～90℃（选用80℃或者85℃），搅拌反应7～7.5小时（7.5小时）；（3）、放料，所得产物经抽真空干燥即得成品。

本发明的使用方法与一般处理剂的相同。

本发明以上各实施例中的原料（组分）可以采用市场上销售的商品。比如本发明所用的十二烷基二甲基烯丙基氯化铵（DADAC）可以选用山东长链化学有限公司生产的商品（地址：山东省博兴经济开发区）。其生产方法可参考“一种季铵盐阳离子表面活性剂的合成与性质”，见《日用化学工业》（分类号：TQ423.12），2007年06期，作者：张昌辉等。

以上各实施例都能满足附表1的性能数据。本发明以上各实施例都具有抗240℃超高温、抗饱和盐水、抗海水、抗复合盐水的功能，还能有效降低钻井液滤失量，不增粘，防塌效果良好。

Claims (4)

1.一种钻井液用改性聚阴离子铵盐，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐的制备方法包括以下步骤：

(1)、按所述重量份比称取水、水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸钠，将其加入搅拌的反应釜中，密封，升温到140～150℃，反应2～3小时，降温至60℃以下；

(2)、在已降温至60℃以下的搅拌反应釜中加入按所述重量份比称取的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，密封，通入氮气25～30分钟，在氮气保护下，升温至80～90℃，搅拌反应7～7.5小时；

(3)、放料，所得产物经抽真空干燥即得成品。

2.根据权利要求1所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

。

3.根据权利要求1所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

。

4.一种制备权利要求1所述的钻井液用改性聚阴离子铵盐的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)、按所述重量份比称取水、水解聚丙烯腈铵盐、环氧氯丙烷、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸钠，将其加入搅拌的反应釜中，密封，升温到145～150℃，反应2.5～3小时，降温至60℃以下；

(2)、在已降温至60℃以下的搅拌反应釜中加入按所述重量份比称取的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，密封，通入氮气25～30分钟，在氮气保护下，升温至85～90℃，搅拌反应7～7.5小时；

(3)、放料，所得产物经抽真空干燥即得成品。