CN103849361A - 抗高温封堵防塌剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻井液用封堵防塌剂技术领域，是一种抗高温封堵防塌剂及其制备方法；原料按重量份数包括抗高温树脂、磺化聚合物、苯酚、腐殖酸、片碱、甲醛、焦亚硫酸钠和水。本发明抗高温封堵防塌剂在各种钻井液中能与水和粘土发生乳化，防止地层坍塌，且价格是同类产品价格的40％，在生产过程中无三废排放；通过本发明抗高温封堵防塌剂配置的钻井液较用现有封堵剂配置的钻井液和用现有护壁剂配置的钻井液的滤失性强，同时通过本发明抗高温封堵防塌剂配置的钻井液可在220℃至260℃之间使用，抗高温能力强、可抗电解质污染、不提粘切、不起泡，流变性能表现良好，可以满足长时间钻井液循环的要求，能有效提高钻井时效，降低钻井成本。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液用封堵防塌剂技术领域，是一种抗高温封堵防塌剂及其制备方法。
背景技术
随着西部石油工业的不断发展，钻井尝试也由以前的浅井、中深井向深井、超深井发展。“莫深1井”就是新疆油田分公司为了适应西部大开发战略，加快油气资源勘探开发步伐，决定在准噶尔盆地腹部地区部署的一口超深井。该井设计井深7380米，预测最高底层压力系数2.12，预测井底温度204℃。“莫深1井”位于准噶尔盆地中部马桥凸起莫索湾背斜，是一口超深预探井。石油地质综合分析认为，马桥凸起莫索湾背斜地层有良好的油气聚集条件，是今后油气勘探的重要领域。
但随着钻井深度增加，高温、高压、漏失、垮塌等现象也给钻井工程带来很大难度，为了“莫深1井”能够成功钻探，新疆石油管理局钻井公司泥浆技术服务公司与西南石油学院及国内相关院校和研究机构合作，开展了抗高温水基钻井液的系列研究试验，钻井液是钻井工程的“血液”，各种处理剂的优劣直接影响着钻井工程的质量。
目前，国家对石油投资的力度不断加大，特别是加大了深部地层石油天然气资源的勘探力度，深部地层井底温度高，如大庆油田松辽盆地北部深层徐家围子地区地层地温梯度高为4.1℃/100m，井深约4000m至6000m，井底温度在180℃至240℃之间；胜利油田已钻探8000多米的超深井，井底温度预计超过200℃。而目前新疆石油局正在克拉玛依莫索湾背斜上钻探的“莫深1井”设计井深达7380m，预计井底温度超过210℃，然而国内同类产品的抗温能力一般在200℃以内，在200℃以上的深井中使用困难、滤失量大。
发明内容
本发明提供了一种抗高温封堵防塌剂及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻井液抗温能力低和滤失量大的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种抗高温封堵防塌剂，原料按重量份数包括抗高温树脂15份至25份、磺化聚合物9份至12份、苯酚9份至12份、腐殖酸20份至30份、片碱2份至4份、甲醛10份至20份、焦亚硫酸钠9份至12份、水100份至300份。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述抗高温树脂按下述方法得到，将苯乙烯和丙烯酰胺按质量比为1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引发剂和链转移剂混合均匀进行反应，引发剂的加入量为混合液质量的1％
0
，链转移剂的加入量为混合液质量的1％
0
，反应0.5小时至1小时后得到抗高温树脂。
上述引发剂为偶氮二异庚腈；或/和，链转移剂为十二烷基硫醇。
上述磺化聚合物按下述方法得到，在温度为90℃至105℃的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均匀进行共聚反应，丙烯腈、苯磺酸和水的质量比为0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反应3小时至4小时后得到磺化聚合物。
上述抗高温封堵防塌剂按下述方法得到：第一步，将所需量的水加热至10℃至60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时钟后，在温度为80℃至100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种抗高温封堵防塌剂的制备方法，按下述步骤进行：第一步，将所需量的水加热至10℃至60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时钟后，在温度为80℃至100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述磺化聚合物按下述方法得到，在温度为90℃至105℃的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均匀进行共聚反应，丙烯腈、苯磺酸和水的质量比为0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反应3小时至4小时后得到磺化聚合物。
上述抗高温树脂按下述方法得到，将苯乙烯和丙烯酰胺按质量比为1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引发剂和链转移剂混合均匀进行反应，引发剂的加入量为混合液质量的1％
0
，链转移剂的加入量为混合液质量的1％
0
，反应0.5小时至1小时后得到抗高温树脂。
上述引发剂为偶氮二异庚腈；或/和，链转移剂为十二烷基硫醇。
本发明抗高温封堵防塌剂在各种钻井液中能与水和粘土发生乳化，防止地层坍塌，且价格是同类产品价格的40％，在生产过程中无三废排放；通过本发明抗高温封堵防塌剂配置的钻井液较用现有封堵剂配置的钻井液和用现有护壁剂配置的钻井液的滤失性强，同时通过本发明抗高温封堵防塌剂配置的钻井液可在220℃至260℃之间使用，抗高温能力强、可抗电解质污染、不提粘切、不起泡，流变性能表现良好，可以满足长时间钻井液循环的要求，能有效提高钻井时效，降低钻井成本。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，该抗高温封堵防塌剂原料按重量份数包括抗高温树脂15份至25份、磺化聚合物9份至12份、苯酚9份至12份、腐殖酸20份至30份、片碱2份至4份、甲醛10份至20份、焦亚硫酸钠9份至12份、水100份至300份。水可为自来水、纯净水。
实施例2，该抗高温封堵防塌剂原料按重量份数包括抗高温树脂15份或25份、磺化聚合物9份或12份、苯酚9份或12份、腐殖酸20份或30份、片碱2份或4份、甲醛10份或20份、焦亚硫酸钠9份或12份、水100份或300份。
实施例3，该抗高温封堵防塌剂按下述制备方法得到：第一步，将所需量的水加热至10℃至60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时钟后，在温度为80℃至100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
实施例4，该抗高温封堵防塌剂按下述制备方法得到：第一步，将所需量的水加热至10℃或60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃或80℃下反应0.5小时或1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃或80℃下反应0.5小时或1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃或80℃下反应0.5小时或1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃或80℃下反应0.5小时或1.5小时钟后，在温度为80℃或100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
实施例5，作为上述实施例的优化，实施例5中磺化聚合物按下述方法得到，在温度为90℃至105℃的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均匀进行共聚反应，丙烯腈、苯磺酸和水的质量比为0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反应3小时至4小时后得到磺化聚合物。
实施例6，作为上述实施例的优化，实施例6中抗高温树脂按下述方法得到，将苯乙烯和丙烯酰胺按质量比为1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引发剂和链转移剂混合均匀进行反应，引发剂的加入量为混合液质量的1％
0
，链转移剂的加入量为混合液质量的1％
0
，反应0.5小时至1小时后得到抗高温树脂。
实施例7，作为上述实施例的优化，实施例7中引发剂为偶氮二异庚腈；或/和，链转移剂为十二烷基硫醇。
上述实施例所得本发明抗高温封堵防塌剂与现有技术对比的性能检测结果平均数据如下：
按现有技术配方1得到的钻井液、按现有技术配方2得到的钻井液、按配方3得到的钻井液的检测性能数据平均值见表1所示；在表1中，ρ为密度，FV为漏斗粘度，FL/K为中温中压滤失量/泥饼厚度，PH为酸碱度，Kf为摩阻系数，Gel为静切力（初切/终切），Ф600为粘度，Ф300为粘度，Ф100为粘度，AV为表观粘度，PV为塑性粘度，YP为动切力，n为流性指数，k为稠度系数，HTHP/180℃为在温度为180℃下的压滤失量，GFD为现有常用封堵剂。
钻井液的配置：将质量百分比为8%的坂土浆平均分成体积相等的三份，在第一份坂土浆中加入坂土浆的质量百分比为5%的现有技术常用封堵剂（GFD）得到配方1钻井液；在第二份坂土浆中加入坂土浆的质量百分比为5%的现有技术常用护壁剂得到配方2钻井液；在第三份坂土浆中加入坂土浆的质量百分比为5%的上述实施例得到的抗高温封堵防塌剂得到配方3钻井液。
从1可看出，按配方3得到的钻井液在220℃热滚16小时后的FL/K平均值、YP平均值、k平均值和HTHP/180℃平均值较按配方1得到的钻井液和按配方2得到的钻井液在220℃热滚16小时后的FL/K平均值、YP平均值、k平均值和HTHP/180℃平均值有较大幅度的降低，说明通过本发明抗高温封堵防塌剂配置的钻井液的滤失性强。
本发明抗高温封堵防塌剂在各种钻井液中能与水和粘土发生乳化，在不同温度下能形成韧性粒子，以堵塞地层的微裂缝和渗透性地层的孔隙，起到降低滤失量、防止地层坍塌和保护油气层的作用，同时本发明抗高温封堵防塌剂的价格是同类产品价格的40％，且在生产过程中无三废排放，干燥温度低，符合安全和环保的要求；通过本发明抗高温封堵防塌剂配置的钻井液可在220℃至260℃之间使用，抗高温能力强、可抗电解质污染、不提粘切、不起泡，经过热滚16h至72h后无分层和絮凝现象，流变性能表现良好，可以满足长时间钻井液循环的要求，能有效提高钻井时效，降低钻井成本。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种抗高温封堵防塌剂，其特征在于原料按重量份数包括抗高温树脂15份至25份、磺化聚合物9份至12份、苯酚9份至12份、腐殖酸20份至30份、片碱2份至4份、甲醛10份至20份、焦亚硫酸钠9份至12份、水100份至300份。
2.根据权利要求1所述的抗高温封堵防塌剂，其特征在于抗高温树脂按下述方法得到，将苯乙烯和丙烯酰胺按质量比为1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引发剂和链转移剂混合均匀进行反应，引发剂的加入量为混合液质量的1％0，链转移剂的加入量为混合液质量的1％0，反应0.5小时至1小时后得到抗高温树脂。
3.根据权利要求2所述的抗高温封堵防塌剂，其特征在于引发剂为偶氮二异庚腈；或/和，链转移剂为十二烷基硫醇。
4.根据权利要求1或2或3所述的抗高温封堵防塌剂，其特征在于磺化聚合物按下述方法得到，在温度为90℃至105℃的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均匀进行共聚反应，丙烯腈、苯磺酸和水的质量比为0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反应3小时至4小时后得到磺化聚合物。
5.根据权利要求1或2或3所述的抗高温封堵防塌剂，其特征在于抗高温封堵防塌剂按下述方法得到：第一步，将所需量的水加热至10℃至60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时钟后，在温度为80℃至100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
6.根据权利要求4所述的抗高温封堵防塌剂，其特征在于抗高温封堵防塌剂按下述方法得到：第一步，将所需量的水加热至10℃至60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时钟后，在温度为80℃至100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
7.一种根据权利要求1所述的抗高温封堵防塌剂的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，将所需量的水加热至10℃至60℃后依次加入所需量的片碱和腐殖酸并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第二步，向第一步反应后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亚硫酸钠和甲醛并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时；第三步，向第二步反应后的物料中加入磺化聚合物并搅拌均匀，在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时后，加入所需量的抗高温树脂并搅拌均匀，然后在温度为75℃至80℃下反应0.5小时至1.5小时钟后，在温度为80℃至100℃下烘干得到质量百分含水率小于等于10%的抗高温封堵防塌剂。
8.根据权利要求7所述的抗高温封堵防塌剂的制备方法，其特征在于磺化聚合物按下述方法得到，在温度为90℃至105℃的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均匀进行共聚反应，丙烯腈、苯磺酸和水的质量比为0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反应3小时至4小时后得到磺化聚合物。
9.根据权利要求7或8所述的抗高温封堵防塌剂的制备方法，其特征在于抗高温树脂按下述方法得到，将苯乙烯和丙烯酰胺按质量比为1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引发剂和链转移剂混合均匀进行反应，引发剂的加入量为混合液质量的1％0，链转移剂的加入量为混合液质量的1％0，反应0.5小时至1小时后得到抗高温树脂。
10.根据权利要求9所述的抗高温封堵防塌剂的制备方法，其特征在于引发剂为偶氮二异庚腈；或/和，链转移剂为十二烷基硫醇。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140611 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |