CN103740342B - 抗高温抗盐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固体粉末状抗高温降滤失剂及其制备方法。抗高温抗盐降滤失剂，各组分按以下重量份数配比：磺甲基酚醛树脂5‑18份，水50‑100份，腈纶10‑30份，植物纤维5‑25份，氢氧化钠3‑20份。本发明直接将植物纤维与共水解，保留了纤维素的不溶性、柔性和韧性，同时接枝磺甲基酚醛树脂使得降滤失效果和抗温效果更显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井液用固体粉末状抗高温降滤失剂及其制备方法。
背景技术
钻井液是用量最大的油田化学品之一，而降滤失剂则是钻井液中非常重要的一种添加剂。钻井液滤失量过大时不仅会导致钻井液的流失，还会导致井壁坍塌、污染储层等严重后果。降滤失剂的加入可以明显降低钻井液的滤失量，维护稳定井壁，使得钻井快速安全进行。随着钻井深度越来越深，钻井底层越来越复杂，对钻井液也提出了更高的要求，这就要求钻井液处理剂也具有相应的功能，尤其是抗温、抗盐性能。
目前使用的降滤失剂主要为天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子降滤失剂主要有淀粉、CMC、SMP、木质素等，优点是来源广泛、价格低廉，缺点是性能较差。如淀粉、CMC抗温、抗污染能力有限，而SMP抗钙、抗盐能力较差，且需配合SMC等褐煤类产品同时使用，不仅增加了成本，还会导致钻井液pH下降，需要用大量苛性物质调节。合成的高分子降滤失剂种类繁多，在抗温、抗盐、抗钙等性能方面也具有很大的优势，此类降滤失剂的用量日益增大。但合成降滤失剂的缺点在于价格昂贵，合成工艺复杂，大大增加了钻井液的成本。
如专利号：“CN201210576906.9”发明名称：“一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法”的发明专利就提供了一种技术方案，该方案先将精制棉醚化生产羧甲基纤维素钠（CMC）再与腈纶共水解，得到全部溶于水的物质。该方案工艺复杂，不易操作实施，对工人的素质要求较高。
综合以上现状，开发一种性能优良同时价格低廉的降滤失剂是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种抗高温抗盐的钻井液用降滤失剂及其制备方法，具有降滤失效果好、成本低廉的优点。
本发明提供的技术方案是：
抗高温抗盐降滤失剂，各组分按以下重量份数配比：
磺甲基酚醛树脂 5-18份，
水 60-300份，
腈纶 10-30份，
植物纤维 5-25份，
氢氧化钠 3-20份。
具体地，抗高温抗盐降滤失剂各组分按以下重量份数配比：
磺甲基酚醛树脂 6份，
水 120份，
腈纶 20份，
植物纤维 16份，
氢氧化钠 16份。
优选的，所述腈纶为腈纶废丝。
优选的，所述植物纤维为花生壳、玉米芯、纸浆纤维、短绒棉、木棉纤维中的一种或任意几种的组合。
本发明还提供了抗高温抗盐降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
1）：准备以下重量份数的原料：磺甲基酚醛树脂5-18份，水60-300份、腈纶废丝10-30份、植物纤维5-25份、氢氧化钠3-20份；
2）将氢氧化钠与水配比成溶液；
3）将配比号的腈纶和植物纤维置于反应釜中；将制得的氢氧化钠溶液加入反应釜中搅拌均匀；
4）升温至150℃反应2小时，加入磺甲基酚醛树脂搅拌均匀，再次升温至150℃反应1-2小时；
5）最后烘干，粉碎至40-80目，即得成品。
具体的，上述抗高温抗盐降滤失剂的制备方法，其中各组分按以下重量份数配比：
磺甲基酚醛树脂 6份，
水 120份，
腈纶 20份，
植物纤维 16份，
氢氧化钠 16份。
与现有技术相比，本发明具有以下技术进步：
1、腈纶和植物纤维在反应釜中共同水解，并进一步接枝磺甲基酚醛树脂，三者协同效应使得降滤失效果显著：在基浆中加入样品1.5%即可使体系的滤失量大大减小，比磺甲基酚醛树脂、水解丙烯腈产品性能大大提高，抗温至180℃，抗盐至饱和，相比性能同等的聚合物类产品，本产品的成本大大降低；
2、在烘干过程中使得腈纶、植物纤维、磺甲基酚醛树脂三者进一步共同水解，节约了水解时间，利用烘干温度进一步水解，充分利用热源，节约成本，简化反应流程。
将磺甲基酚醛树脂、腈纶和植物纤维分别水解后混合到一起达不到本发明所产生的技术效果。腈纶与植物纤维共同水解，并接枝磺甲基酚醛树脂，生成部分溶解部分不溶的“分子合金”物质，使得其腈纶、植物纤维和磺甲基酚醛树脂的优越性相互叠加。所述“分子合金”物质分子上既有水溶基团又有非溶基团，在降滤失的过程中，水溶基团溶解到基浆中，吸附在基浆颗粒上使其分散形成致密的泥饼，而非溶基团则由于具有柔性和可压缩性，在泥饼的形成过程中起到封堵架桥的作用，两种作用的协同功效使得降滤失的效果显著提高。
相对于专利号：“CN201210576906.9”发明名称：“一种钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐的制备方法”提供的技术方案：本发明直接将植物纤维与共水解，省去了醚化步骤，保留了纤维素的不溶性、柔性和韧性，同时接枝磺甲基酚醛树脂使得降滤失效果和抗温效果更显著。
为了验证本发明的技术效果，本发明发明人进行了性能实验，结果如下：
降滤失效果及抗盐效果：
附注：表中基浆为1000ml水+40g钠膨润土；4%盐水浆为1000ml水+40g氯化钠+40g钠膨润土；30%盐水浆为1000ml水+300g氯化钠+40g钠膨润土。
抗高温效果（滚动16h）
| 配方 | 温度/℃ | API滤失量/(ml·30min-1) |
| 4%基浆+15%盐+3%样品 | 150 | 8 |
| 4%基浆+30%盐+3%样品 | 150 | 9 |
| 4%基浆+15%盐+3%样品 | 180 | 15 |
| 4%基浆+30%盐+3%样品 | 180 | 11 |
从以上结果可以看出，本发明所生产的样品可以起到显著的降虑失效果，与高分子聚合物效果相当，远远超过天然高分子类降滤失剂：在淡水基浆中加入0.2%的样品，可以使滤失量由原来的25ml降级至11ml，在4%的盐水浆中加入1.5%的样品可以使滤失量从90ml降低至10ml，在10%、30%的盐水浆中加入3%的样品可以使滤失量分别从130ml、152ml降低至7ml、8ml。在盐水浆中加入3%的样品，高温滚动16h后，滤失量仍然在8-15ml，说明本产品抗高温抗盐性能良好，抗高温可以达到180℃，抗盐至饱和。
具体实施方式
实施例1
取20份腈纶废丝和16份植物纤维于反应釜中，将16份氢氧化钠与120份水配制成相应浓度的碱液并加入到反应釜中搅拌均匀，升温至100-150℃反应2h时间后加入6份磺甲基酚醛树脂，搅拌均匀，再次升温至100-150℃反应1h。将反应后的混合物烘干粉碎至40-80目粉末。
实施例2
取10份腈纶废丝和10份植物纤维于反应釜中，将7份氢氧化钠与60份水配制成相应浓度的碱液并加入到反应釜中搅拌均匀，升温至100-150℃反应2h时间后加入6份磺甲基酚醛树脂，搅拌均匀，再次升温至100-150℃反应1h。将反应后的混合物烘干粉碎至40-80目粉末。
实施例3
取15份腈纶废丝和13份植物纤维于反应釜中，将10份氢氧化钠与100份水配制成相应浓度的碱液并加入到反应釜中搅拌均匀，升温至100-150℃反应2h时间后加入10份磺甲基酚醛树脂，搅拌均匀，再次升温至100-150℃反应1h。将反应后的混合物烘干粉碎至40-80目粉末。
实施例4
取20份腈纶废丝和22份植物纤维于反应釜中，将18份氢氧化钠与130份水配制成相应浓度的碱液并加入到反应釜中搅拌均匀，升温至100-150℃反应2h时间后加入12份磺甲基酚醛树脂，搅拌均匀，再次升温至100-150℃反应1h。将反应后的混合物烘干粉碎至40-80目粉末。
实施例5
取30份腈纶废丝和24份植物纤维于反应釜中，将19份氢氧化钠与200份水配制成相应浓度的碱液并加入到反应釜中搅拌均匀，升温至100-150℃反应2h时间后加入17份磺甲基酚醛树脂，搅拌均匀，再次升温至100-150℃反应1h。将反应后的混合物烘干粉碎至40-80目粉末。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (6)
1.抗高温抗盐降滤失剂，其特征在于，各组分按以下重量份数配比：
磺甲基酚醛树脂 5-18份，
水 60-300份，
腈纶 10-30份，
植物纤维 5-25份，
氢氧化钠 3-20份。
2.根据权利要求1所述抗高温抗盐降滤失剂，其特征在于，各组分按以下重量份数配比：
磺甲基酚醛树脂 6份，
水 120份，
腈纶 20份，
植物纤维 16份，
氢氧化钠 16份。
3.根据权利要求1或2所述抗高温抗盐降滤失剂，其特征在于，所述腈纶为腈纶废丝。
4.根据权利要求1或2所述抗高温抗盐降滤失剂，其特征在于，所述植物纤维为花生壳、玉米芯、纸浆纤维、短绒棉、木棉纤维中的一种或任意几种的组合。
5.抗高温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）：准备以下重量份数的原料：磺甲基酚醛树脂5-18份，水60-300份、腈纶10-30份、植物纤维5-25份、氢氧化钠3-20份；
2）将氢氧化钠与水配比成溶液；
3）将配比好 的腈纶和植物纤维置于反应釜中；将制得的氢氧化钠溶液加入反应釜中搅拌均匀；
4）升温至100～150℃反应2小时，加入磺甲基酚醛树脂搅拌均匀，再次升温至100～150℃反应1-2小时；
5）最后烘干，粉碎至40-80目，即得成品。
6.根据权利要求5所述抗高温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，各组分按以下重量份数配比：
磺甲基酚醛树脂 6份，
水 120份，
腈纶 20份，
植物纤维 16份，
氢氧化钠 16份。
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