CN104497188A - 一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,是以苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体与可聚合乳化剂单体为主要原料,去离子水为溶剂,通过乳液聚合而得。本发明水基钻井液用降滤失封堵剂在聚磺、聚合物水基钻井液及烷基糖苷无土相水基钻井液中复配性能良好,在2~3%的加量范围内能够有效控制上述水基钻井液的高温高压滤失量。通过适当引入含有苯环的交联结构,封堵剂抗温能量可达到130 ℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,属于油田化学技术领域。
背景技术
水基钻井液在实施钻井过程中,高温高压滤失量过大易引起井壁坍塌、滤饼增厚、甚至发生压差卡钻等井下复杂情况,严重影响工程施工进度。通常国内泥浆监测标准规定现场钻井液高温高压失水控制在15ml以内为合格,但进一步控制水基钻井液的高温高压滤失量无疑能够更有效的维持井壁稳定、降低井下复杂事故发生几率。
目前,钻井液用降滤失封堵剂大都存在性能差异较大、原料来源标准难以界定、制备工艺较为复杂或产品性能对pH值变化较为敏感等问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题,提供了一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,解决了现有技术中封堵剂性能差异较大的问题。
本发明水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,其中苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的质量比3:2~2.5;
(2)配制可聚合乳化剂单体与去离子水的混合物B,其中可聚合乳化剂单体和去离子水的质量比为1:20~22,可聚合乳化剂单体与混合物A的质量比为1:4~5;
(3)将混合物B转移至步骤(1)所述的反应釜中,同时向反应釜中持续通入氮气鼓泡除氧,开动剪切乳化装置,设定乳化速度为3000~5000r/min、乳化时间为10~15min,得到乳液C;
(4)开动反应釜搅拌装置,控制搅拌速度为300~500r/min,开启反应釜升温装置,设定温度为75~85℃;
(5)开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧,待反应釜内温度达到75~80℃后,向步骤(3)所得的乳液C中加入质量份数为2~3%的引发剂去离子水溶液,引发剂用量为乳液C质量的0.37~0.43%;
(6)反应釜保温密闭反应6~8h后停止搅拌,得到白色乳液即为本发明水基钻井液用降滤失封堵剂。
所述的步骤(1)中的苯乙烯类单体为苯乙烯、二乙烯基苯、甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯或α-甲基苯乙烯中的任一种或混合。
所述的步骤(1)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯或3-苯甲酰基丙烯酸乙酯中的任一种或混合。
所述的步骤(2)中可聚合乳化剂单体为烯丙基醚磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐中的任意一种。
所述的步骤(5)中引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钾-亚硫酸氢钾中的任意一种。
本发明与现有技术相比所具有的优点及效果:
取卫383-FP1井烷基糖苷(APG)无土相钻井液(密度1.38g/cm3)、桥43-1井聚磺钻井液(密度1.37g/cm3)和董1井聚合物钻井液(密度1.30g/cm3),室温下测试上述钻井液流变性能、API失水及高温高压滤失性能(上述钻井液均为现场实际施工时采用的钻井液)。然后再向上述钻井液中加入2~3%的降滤失封堵剂(以聚合物质量计),并调整调钻井液密度后,再测试其流变性能、API失水及高温高压滤失性能,结果对比见表1。
表1数据说明,本发明水基钻井液用降滤失封堵剂在聚磺、聚合物水基钻井液及烷基糖苷无土相水基钻井液中复配性能良好,在2~3%的加量范围内能够有效控制上述水基钻井液的高温高压滤失量。通过适当引入含有苯环的交联结构,封堵剂抗温能量可达到130℃。
附图说明
附图1为分子通式Ⅰ的降滤失封堵剂的凝胶渗透色谱图。
附图2为分子通式Ⅱ的降滤失封堵剂的凝胶渗透色谱图。
附图3为分子通式Ⅲ的降滤失封堵剂的凝胶渗透色谱图。
具体实施方式
下面列举具体实施例,以说明本发明所述的产品及其制备过程。
实施例1
将精制后的15Kg苯乙烯、5Kg丙烯酸甲酯和5Kg丙烯酸丁酯转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,再向该反应釜中加入烯丙基醚磺酸盐的水溶液(其中包含5Kg烯丙基醚磺酸盐和110Kg去离子水),通入氮气鼓泡除氧后,常温条件下以3000r/min的转速剪切乳化15min,持续通入高纯度氮气鼓泡除氧条件下,开动搅拌器,使其搅拌速度控制在300r/min,开动回流冷凝和升温装置。待反应釜内达到75℃时,向釜内滴加过硫酸铵的去离子水溶液(其中包含过硫酸铵0.6Kg,去离子水30Kg),通氮保温反应6h后,即得本发明水基钻井液用降滤失封堵剂Ι,以下简称降滤失封堵剂Ι。通过凝胶渗透色谱测试其分子量(Mw)为426540,分子量分布(Mw/Mn)为2.02,降滤失封堵剂Ι的结构如式Ι所示:
实施例2
将精制后的15Kg二乙烯基苯和5Kg丙烯酸乙酯、6Kg丙烯酸丙酯转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,再向该反应釜中加入丙烯酰胺烷基磺酸盐的水溶液(其中包含6.5Kg丙烯酰胺烷基磺酸盐和130Kg去离子水),通入氮气鼓泡除氧后,常温条件下以5000r/min的转速剪切乳化10min,持续通入高纯度氮气鼓泡除氧条件下,开动搅拌器,使其搅拌速度控制在400r/min,开动回流冷凝和升温装置。待反应釜内达到80℃时,向釜内滴加过硫酸钾的去离子水溶液(其中包含过硫酸钾0.6Kg,去离子水25Kg),通氮保温反应8h后,即得本发明水基钻井液用降滤失封堵剂Ⅱ,以下简称降滤失封堵剂Ⅱ。通过凝胶渗透色谱测试其分子量(Mw)为379180,分子量分布(Mw/Mn)为1.98,降滤失封堵剂Ⅱ的结构如式Ⅱ所示:
实施例3
将精制后的15Kg二乙烯基苯和12.5Kg丙烯酸丁酯转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,再向该反应釜中加入丙烯酰胺烷基磺酸盐的水溶液(其中包含6Kg丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐和120Kg去离子水),通入氮气鼓泡除氧后,常温条件下以5000r/min的转速剪切乳化15min,持续通入高纯度氮气鼓泡除氧条件下,开动搅拌器,使其搅拌速度控制在500r/min,开动回流冷凝升温装置。待反应釜内达到85℃时,向釜内滴加过硫酸钾-亚硫酸氢钾的去离子水溶液(其中包含过硫酸钾-亚硫酸氢钾0.6Kg,去离子水20Kg),通氮保温反应7h后,即得本发明水基钻井液用降滤失封堵剂,以下简称降滤失封堵剂Ⅲ。通过凝胶渗透色谱测试其分子量(Mw)为393245,分子量分布(Mw/Mn)为1.85,降滤失封堵剂Ⅲ的结构如式Ⅲ所示:
实施例4
本发明水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将甲基苯乙烯与甲基丙烯酸苯酯的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,其中甲基苯乙烯与甲基丙烯酸苯酯的质量比3:2;
(2)配制烯丙基醚磺酸盐与去离子水的混合物B,其中烯丙基醚磺酸盐和去离子水的质量比为1:20,烯丙基醚磺酸盐与混合物A的质量比为1:4;
(3)将混合物B转移至步骤(1)所述的反应釜中,同时向反应釜中持续通入氮气鼓泡除氧,开动剪切乳化装置,设定乳化速度为3000r/min、乳化时间为10min,得到乳液C;
(4)开动反应釜搅拌装置,控制搅拌速度为300r/min,开启反应釜升温装置,设定温度为75℃;
(5)开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧,待反应釜内温度达到75℃后,向步骤(3)所得的乳液C中加入质量份数为2%的硫酸铵去离子水溶液,硫酸铵用量为乳液C质量的0.37%;
(6)反应釜保温密闭反应6h后停止搅拌,得到白色乳液即为本发明水基钻井液用降滤失封堵剂。
实施例5
本发明水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将3-甲基苯乙烯与3-苯甲酰基丙烯酸乙酯的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,其中3-甲基苯乙烯与3-苯甲酰基丙烯酸乙酯的质量比3:2.5;
(2)配制丙烯酰胺烷基磺酸盐与去离子水的混合物B,其中丙烯酰胺烷基磺酸盐和去离子水的质量比为1:22,丙烯酰胺烷基磺酸盐与混合物A的质量比为1:5;
(3)将混合物B转移至步骤(1)所述的反应釜中,同时向反应釜中持续通入氮气鼓泡除氧,开动剪切乳化装置,设定乳化速度为5000r/min、乳化时间为15min,得到乳液C;
(4)开动反应釜搅拌装置,控制搅拌速度为500r/min,开启反应釜升温装置,设定温度为85℃;
(5)开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧,待反应釜内温度达到80℃后,向步骤(3)所得的乳液C中加入质量份数为3%的过硫酸钾去离子水溶液,过硫酸钾用量为乳液C质量的0.43%;
(6)反应釜保温密闭反应8h后停止搅拌,得到白色乳液即为本发明水基钻井液用降滤失封堵剂。
实施例6
本发明水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将α-甲基苯乙烯与丙烯酸正丁酯的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,其中α-甲基苯乙烯与丙烯酸正丁酯的质量比3:2.2;
(2)配制烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐与去离子水的混合物B,其中烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐和去离子水的质量比为1:21,可聚合乳化剂单体与混合物A的质量比为1:4.5;
(3)将混合物B转移至步骤(1)所述的反应釜中,同时向反应釜中持续通入氮气鼓泡除氧,开动剪切乳化装置,设定乳化速度为4000r/min、乳化时间为12min,得到乳液C;
(4)开动反应釜搅拌装置,控制搅拌速度为400r/min,开启反应釜升温装置,设定温度为80℃;
(5)开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧,待反应釜内温度达到78℃后,向步骤(3)所得的乳液C中加入质量份数为2.5%的过硫酸钾-亚硫酸氢钾去离子水溶液,过硫酸钾-亚硫酸氢钾用量为乳液C质量的0.40%;
(6)反应釜保温密闭反应7h后停止搅拌,得到白色乳液即为本发明水基钻井液用降滤失封堵剂。
实施例7
所述的步骤(1)中的苯乙烯类单体为苯乙烯和二乙烯基苯的混合;丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯混合;苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯的质量比2:1:1:0.5:1。其它步骤同实施例4。
实施例8
所述的步骤(1)中的苯乙烯类单体为甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯和α-甲基苯乙烯混合;丙烯酸酯类单体为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯混合。甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯质量比0.5:0.8:0.7:1:1。其它步骤同实施例4。
实施例9
所述的步骤(1)中的苯乙烯类单体为苯乙烯、二乙烯基苯、甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯和α-甲基苯乙烯混合。所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯、3-苯甲酰基丙烯酸乙酯混合。苯乙烯、二乙烯基苯、甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯、3-苯甲酰基丙烯酸乙酯质量比0.4:0.5:0.3:0.6:0.2:0.4:0.5:0.1:0.3:0.3:0.3:0.2。其它步骤同实施例4。
以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果。只要满足使用需要,都在本发明的保护范围内。
表1 钻井液加入降滤失封堵剂前后性能
Claims (5)
1.一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
(1)将苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化装置的反应釜中,其中苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的质量比3:2~2.5;
(2)配制可聚合乳化剂单体与去离子水的混合物B,其中可聚合乳化剂单体和去离子水的质量比为1:20~22,可聚合乳化剂单体与混合物A的质量比为1:4~5;
(3)将混合物B转移至步骤(1)所述的反应釜中,同时向反应釜中持续通入氮气鼓泡除氧,开动剪切乳化装置,设定乳化速度为3000~5000 r/min、乳化时间为10~15 min,得到乳液C;
(4)开动反应釜搅拌装置,控制搅拌速度为300~500 r/min,开启反应釜升温装置,设定温度为75~85 ℃;
(5)开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧,待反应釜内温度达到75~80 ℃后,向步骤(3)所得的乳液C中加入质量份数为2~3%的引发剂去离子水溶液,引发剂用量为乳液C质量的0.37~0.43%;
(6)反应釜保温密闭反应6~8 h后停止搅拌,得到白色乳液即为本发明水基钻井液用降滤失封堵剂。
2.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中的苯乙烯类单体为苯乙烯、二乙烯基苯、甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯或α-甲基苯乙烯中的任一种或混合。
3.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯或3-苯甲酰基丙烯酸乙酯中的任一种或混合。
4.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,其特征在于所述的步骤(2)中可聚合乳化剂单体为烯丙基醚磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法,其特征在于所述的步骤(5)中引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钾-亚硫酸氢钾中的任意一种。
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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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
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