CN103952126B - 钻井液用抗盐包被剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗盐包被剂及其制备方法，将三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和硅酸钠溶于水中，调节pH值至8～12，制得水溶液；向反应器中加入所述水溶液，并通氮气维持10min；向反应器中加入所述引发剂，在20～50℃条件下，反应2～8h；将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得所述钻井液用抗盐包被剂。本发明的钻井液用抗盐包被剂可应用于氯化钠钻井液体系、氯化钾钻井液体系及有机盐钻井液体系。在包被剂体系中引入硅酸钠，硅酸钠在反应中形成硅酸凝胶，可以与聚合物凝胶相互复合粘结，提高了包被剂增粘包被能力，并提高了包被剂抗温能力。抗盐包被剂还含有羧酸水化基团，可以提高包被剂的抗盐能力，实现在对粘土的抑制水化作用。

Description

钻井液用抗盐包被剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井领域，特别是涉及钻井液用抗盐包被剂及其制备方法。
背景技术
随着钻井技术的不断发展，盐水钻井液体系较淡水钻井液体系具有更强的抑制性，能够更好地抑制粘土水化，保护井壁稳定，能够更好地实现钻井安全及油气层保护。包被剂作为盐水体系中重要组成部分，其抗盐能力、盐水中粘土吸附能力及包被抑制粘土水化能力能够很大程度上决定盐水钻井液的好坏。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在盐水体系中能够很好的吸附在粘土表面、对粘土有很强包被抑制作用并有一定抗温能力的钻井液用抗盐包被剂，在聚合物体系中加入硅酸钠，提高了包被剂的增粘能力和抗温能力。
本发明的另一个目的是提供一种上述抗盐包被剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钻井液用抗盐包被剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和硅酸钠溶于水中，调节pH值至8～12，制得水溶液；
2)向反应器中加入所述水溶液，并通氮气维持10min；
3)向反应器中加入所述引发剂，在20～50℃条件下，反应2～8h；
4)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得所述钻井液用抗盐包被剂；
所述丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、硅酸钠的质量比为(40～60):(30～50)：(5～10)：(5～10)；
所述水的用量以三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵为总溶质，使单体总质量的百分比浓度为20％～30％；
所述引发剂加入量为单体总质量的0.1％～1％。
所述步骤1)中，用氢氧化钠或碳酸氢钠调节pH值。
所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。
上述方法制备的钻井液用抗盐包被剂。
本发明的钻井液用抗盐包被剂可应用于氯化钠钻井液体系、氯化钾钻井液体系及有机盐钻井液体系。在包被剂体系中引入硅酸钠，硅酸钠在反应中形成硅酸凝胶，可以与聚合物凝胶相互复合粘结，提高了包被剂增粘包被能力，并提高了包被剂抗温能力。抗盐包被剂本身有酰胺基团和铵基，可以实现对粘土表面的快速吸附，达到包被作用。此外，抗盐包被剂还含有羧酸水化基团，可以提高包被剂的抗盐能力，实现在对粘土的抑制水化作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的抗盐包被剂的制备方法进行详细说明。
本发明的钻井液用抗盐包被剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和硅酸钠溶于水中，调节pH值至8～12，制得水溶液；
2)向反应器中加入所述水溶液，并通氮气维持10min；
3)向反应器中加入所述引发剂，在20～50℃条件下，反应2～8h；
4)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得所述钻井液用抗盐包被剂；
所述丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、硅酸钠的质量比为(40～60):(30～50)：(5～10)：(5～10)；
所述水的用量以三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵为总溶质，使单体总质量的百分比浓度为20％～30％；
所述引发剂加入量为单体总质量的0.1％～1％。
所述步骤1)中，用氢氧化钠或碳酸氢钠调节pH值。
所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。
上述方法制备的钻井液用抗盐包被剂。
丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)。
实施例1：
1)将40gAM、30gAA、5gDMDAAC、5g硅酸钠溶于300mL水中，用碳酸氢钠调节至pH＝8，制得水溶液；
2)向三口瓶中加入上述水溶液，通氮气10min，升温至20℃，加入亚硫酸氢钠0.05g，过硫酸铵0.1g，反应5h。
3)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得所述钻井液用抗盐包被剂。
实施例2：
1)将60gAM、50gAA、10gDMDAAC、10g硅酸钠溶于300mL水中，用氢氧化钠调节至pH＝11，制得水溶液；
2)向三口瓶中加入上述水溶液，通氮气10min，升温至30℃，加入亚硫酸氢钠0.1g，过硫酸铵0.2g，反应3h。
3)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得所述钻井液用抗盐包被剂。
实施例3
1)将40gAM、30gAA、5gDMDAAC溶于300mL水中，用碳酸氢钠调节至pH＝8，制得水溶液；
2)向三口瓶中加入上述水溶液，通氮气10min，升温至20℃，加入亚硫酸氢钠0.05g，过硫酸铵0.1g，反应5h。
3)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得不含硅酸钠钻井液用抗盐包被剂。
钻井液用抗盐包被剂效果评价
①钻井液性能实验
在盐水钻井液中分别加入0.2％抗盐包被剂测定流变性能。实验结果如表1所示。
表1钻井液性能对比实验
由表1看出，加入硅酸钠后抗盐包被剂性能优于未加硅酸钠包被剂，增粘抗温能力增强，并具有一定的降滤失效果。
②膨胀性实验
本实验用膨润土按页岩膨胀实验标准要求压制人造岩心，在岩膨胀仪上进行岩页膨胀实验，以此评价包被剂对泥岩的抑制防膨能力，测定8h膨胀量实验结果见表2所示。
表2膨胀量对比实验
包被剂加量％ 膨胀量mm
抗盐包被剂
0.10％ 8.85
0.30％ 7.36
0.50％ 6.73
0.70％ 5.9
0.90％ 5.67
本发明的钻井液用抗盐包被剂可以应用于氯化钠钻井液体系、氯化钾钻井液体系及有机盐钻井液体系，抗温最高可达150℃，同时在钻井液体系中还有一定的降滤失效果。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种钻井液用抗盐包被剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和硅酸钠溶于水中，调节pH值至8～12，制得水溶液；
2)向反应器中加入所述水溶液，并通氮气维持10min；
3)向反应器中加入引发剂，在20～50℃条件下，反应2～8h；
4)将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得所述钻井液用抗盐包被剂；
所述丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、硅酸钠的质量比为(40～60):(30～50)：(5～10)：(5～10)；
所述水的用量以三种单体丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵为总溶质，使单体总质量的百分比浓度为20％～30％；
所述引发剂加入量为单体总质量的0.1％～1％。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗盐包被剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，用氢氧化钠或碳酸氢钠调节pH值。
3.根据权利要求1所述的钻井液用抗盐包被剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。
4.一种权利要求1-3任一项所述方法制备的钻井液用抗盐包被剂。
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