CN104531097B - 一种钻井液用堵漏剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用堵漏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钻井液用堵漏剂及其制备方法，处理剂按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺20～25、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸0.4～0.5、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2.0～2.5、纯碱0.8～1.0、高粘弹性改性剂6.3～7.5和交联剂0.001‑0.003，余为去离子水。丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合‑水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和其它添加剂置于捏合机中进行改性。堵漏剂的制备包括配料、聚合‑水解反应、捏合改性、烘干、造粒、磨粉、筛分、检验和包装过程。本发明通过用高粘弹性改性剂对多元共聚高分子有机物进行改性，使其具有良好的粘度、弹性和堵漏作用。本发明制备条件缓和，对环境无污染，设备投资少，生产费用低。

Description

一种钻井液用堵漏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学品技术领域，涉及一种钻井液用堵漏剂及其制备方法。
背景技术
井漏是钻井过程中普遍存在的现象，在钻井作业中因处理井漏所耗费的时间约占钻井时间的 10%。防漏失常用的办法是在钻井液中加入不同粒径的材料，在微裂缝或孔隙中形成一种架桥或团簇以防止钻井液的漏失。当钻井过程中发生漏失时，必须采取有效的堵漏措施。为了解决堵漏面临的难题，人们将吸水树脂用于堵漏施工。吸水树脂为含有亲水基团和交联结构的功能高分子材料，具有较好的韧性和变形能力，在压差作用下能变形并被挤入地层孔道内，适应漏失层的形状而自动填充，吸水膨胀并堵塞裂缝。吸水树脂颗粒表面有很多高分子链，他们在地层水和温度的作用下舒展开来，吸附到粘土颗粒、岩壁或堵漏浆中其他材料的表面上，同时堵漏浆中的其它细小颗粒也可以在树脂表面发生絮凝、团聚，使得堵漏材料与地层之间联接成一个整体，形成有效封堵。
公开号为CN 102295729 A的发明专利申请公开“一种吸水树脂堵漏剂的制备方法，包含以下步骤：（1）将单体 A 用水溶解配制成一定浓度，调节溶液 pH 至中性，加入交联剂、引发剂和粉末状无机填充材料，搅拌均匀后静置，常温下反应得到块状树脂；（2）将树脂剪成小块，在溶有单体B、引发剂和交联剂的溶液中浸泡，吸液饱和后取出，加热引发聚合得到吸水树脂堵漏剂”。该专利申请的堵漏剂的吸水性和耐高温性能好，但是其粘度和弹性还有待于进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井液用堵漏剂，将高粘弹性改性剂同水溶性高分子聚合物有机的结合在一起，改善堵漏剂的粘性和弹性，提高堵漏效果。本发明的另一目的是提供一种钻井液用堵漏剂的制备方法。
本发明的技术方案是：钻井液用堵漏剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺20～25、2- 丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸（AMPS ）0.4～0.5、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）2.0～2.5、纯碱0.8～1.0、高粘弹性改性剂6.3～7.5和交联剂0.001-0.003，余为去离子水；丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合-水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和高粘弹性改性剂置于捏合机中进行改性。
高粘弹性改性剂为聚乙烯吡咯烷酮、交联剂为三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)。去离子水的电导率为≤20µs/cm。
本发明钻井液用堵漏剂的制备方法，制备过程如下：
㈠配料
⑴配碱：将去离子水注入配碱釜中，搅拌状态下缓慢加入纯碱，直到全部溶解，加水的量为使纯碱全部溶解，配制成碱液；
⑵配料：将丙烯酰胺置于配料罐中加入去离子水，使料液浓度为30～33%（wt）；
⑶将碱液转入配料罐，启动循环泵循环30分钟，配制好混合料液。
㈡聚合-水解反应
⑷打开聚合釜上部的放空阀，启动上料泵将混合料液转入聚合釜中，用空气吹扫管路后关闭进料阀；
⑸向聚合釜内入通氮气，通氮气时间为55～65分钟；通氮气流量为60～120m3/h，控制聚合釜压力0.15～0.20MPa；
⑹启动搅拌器搅拌，在通入氮气的状态下加入交联剂和引发剂；加完引发剂后关闭引发剂阀门和放空阀；
⑺进行聚合反应，反应时间6小时，控制反应温度60℃～90℃，反应压力0.15～0.20MPa；
⑻聚合反应后，保温水解6小时，水解温度为60℃～90℃；通过热水在反应釜夹套里循环实现保温，循环热水的温度为60℃～90℃。
㈢捏合改性
⑼用压缩空气将聚合釜内聚丙烯酰胺胶体压入造粒机进行造粒，早里的物料粒度为2～6㎜；
⑽捏合机预热至80±5℃，用输送风机将聚丙烯酰胺颗粒送入捏合机内，依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和高粘弹性改性剂进行捏合改性反应；反应时间3小时，反应温度为80±5℃，常压下进行。
㈣烘干、造粒、磨粉、筛分、包装
⑾将捏合机内胶体物料送入造粒机造粒，物料粒度为2～6㎜；
⑿启动干燥机预热至120±5℃，用输送风机将步骤⑾的颗粒物料送入干燥机内进行干燥，干燥温度为120±5℃，干燥时间为4～8小时；
⒀启动磨粉机，用输送风机将干燥后颗粒输送到磨粉机进行磨粉，磨粉后物料经振动筛进行筛分；
⒁对筛分后的筛下产品取样检测，合格后包装。
引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，引发剂的用量为丙烯酰胺单体总量的0.1%～0.8%（wt）。氮气的纯度度为99.5%（v）。聚合釜为夹套式聚合釜，聚合釜的夹套通过循环水泵与热水罐连接成循环回路。热水在反应釜夹套里，与外面的泵和热水罐是循环流动状态。
物料脱水烘干后固含量≥88%，产品执行标准：高粘弹性堵漏剂GD-1（Q/HGD 06-2014）在化验室检验合格后，采用复合包装袋进行包装，加贴合格证，同时标注生产日期和批号。每袋重量25kg±0.25kg，或根据用户要求进行包装。
本发明钻井液用堵漏剂将多共聚高分子有机物用高粘弹性改性剂进行改性，使弹性改性剂同水溶性高分子聚合物有机的结合在一起，改善了漏剂的粘性和弹性，提高了堵漏剂的堵漏效果。高粘弹性堵漏剂进入漏失通道后形成冻胶状态，流速慢慢降低直至停止下来，或与孔隙或裂隙岩石牢牢地粘附在一起，阻止浆液继续向深处流动，达到堵漏的目的。本发明钻井液用堵漏剂的制备过程条件缓和，对环境无污染，设备投资少，生产费用低。
附图说明
图1为本发明钻井液用堵漏剂制备过程的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明钻井液用堵漏剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺23、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS ）0.5、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）2.3、纯碱0.9、高粘弹性改性剂聚乙烯吡咯烷酮7.0和交联剂三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)0.002，余为去离子水。去离子水的电导率为19µs/cm。
本发明钻井液用堵漏剂的制备过程如图1所示，包括如下步骤：
㈠配料
⑴配碱：将计量好的去离子水水注入配碱釜中，搅拌状态下缓慢加入纯碱，直到全部溶解，加水的量为使纯碱全部溶解，配制成碱液；
⑵配料：将丙烯酰胺置于配料罐中加入去离子水，使料液浓度为31%（wt）；
⑶将碱液转入配料罐，启动循环泵循环30分钟，配制好混合料液。
㈡聚合-水解反应
⑷打开聚合釜上部的放空阀，启动上料泵将混合料液转入聚合釜中，用空气吹扫管路后关闭进料阀；
⑸向聚合釜内入通氮气，通氮气时间为60分钟；通氮气流量为100m3/h，控制聚合釜压力0.16MPa，氮气的纯度度为99.5%（v）；
⑹启动搅拌器搅拌，在通入氮气的状态下加入交联剂和引发剂；引发剂为过硫酸铵，引发剂的用量为丙烯酰胺单体总量的0.5%（wt）；加完引发剂后关闭引发剂阀门和放空阀；
⑺进行聚合反应，反应时间6小时，控制反应温度75±5℃℃，反应压力0.16±0.021MPa；
⑻聚合反应后，通入热水保温水解6小时，水解温度为70±5℃；聚合釜的夹套通过循环水泵与热水罐连接成循环回路，通过热水在反应釜夹套里循环实现保温，循环热水的温度为75℃～80℃。
㈢捏合改性
⑼用压缩空气将聚合釜内聚丙烯酰胺胶体压入造粒机进行造粒，造粒的物料粒度为4㎜；
⑽捏合机预热至80±5℃，用输送风机将聚丙烯酰胺颗粒送入捏合机内，依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）和高粘弹性改性剂聚乙烯吡咯烷酮进行捏合改性反应；反应时间3小时，反应温度为80±2℃，常压下进行。
㈣烘干、造粒、磨粉、筛分、包装
⑾将捏合机内胶体物料送入造粒机造粒，造粒的物料粒度为4㎜；
⑿启动干燥机预热至120±5℃，用输送风机将步骤⑾的颗粒物料送入干燥机内进行干燥，干燥温度为120±5℃，干燥时间为5小时；
⒀启动磨粉机，用输送风机将干燥后颗粒输送到磨粉机进行磨粉，磨粉后物料经振动筛进行筛分；
⒁对筛分后的筛下产品取样检测，检测结果件表1、表2，检验合格后包装。每袋重量25kg±0.25kg，或根据用户要求进行包装。

Claims (5)

1.一种钻井液用堵漏剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺20～25、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.4～0.5、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2.0～2.5、纯碱0.8～1.0、高粘弹性改性剂6.3～7.5和交联剂0.001-0.003，余为去离子水；丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合-水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和高粘弹性改性剂置于捏合机中进行改性；所述高粘弹性改性剂为聚乙烯吡咯烷酮、所述交联剂为三羟甲基丙烷三（3-吖丙啶基丙酸酯）。
2.根据权利要求1所述的钻井液用堵漏剂，其特征是：所述去离子水的电导率为≤20µs/cm。
3.一种根据权利要求1所述钻井液用堵漏剂的制备方法，制备过程如下：
㈠配料
⑴配碱：将去离子水注入配碱釜中，搅拌状态下缓慢加入纯碱，直到全部溶解，加水的量为使纯碱全部溶解，配制成碱液；
⑵配料：将丙烯酰胺置于配料罐中加入去离子水，使料液浓度为30～33%（wt）；
⑶将碱液转入配料罐，启动循环泵循环30分钟，配制好混合料液；
㈡聚合-水解反应
⑷打开聚合釜上部的放空阀，启动上料泵将混合料液转入聚合釜中，用空气吹扫管路后关闭进料阀；
⑸向聚合釜内入通氮气，通氮气时间为55～65分钟；控制聚合釜压力0.15～0.20MPa；
⑹启动搅拌器搅拌，在通入氮气的状态下加入交联剂和引发剂，加完引发剂后关闭引发剂阀门和放空阀；
⑺进行聚合反应，反应时间6小时，控制反应温度60℃～90℃，反应压力0.15～0.20MPa；
⑻聚合反应后，保温水解6小时，水解温度为60℃～90℃；
㈢捏合改性
⑼用压缩空气将聚合釜内聚丙烯酰胺胶体压入造粒机进行造粒，造粒的物料粒度为2～6㎜；
⑽捏合机预热至80±5℃，用输送风机将聚丙烯酰胺颗粒送入捏合机内，依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和高粘弹性改性剂进行捏合改性反应；反应时间3小时，反应温度为80±5℃，常压下进行；
㈣烘干、造粒、磨粉、筛分、包装
⑾将捏合机内胶体物料送入造粒机造粒，造粒的物料粒度为2～6㎜；
⑿启动干燥机预热至120±5℃，用输送风机将步骤⑾的颗粒物料送入干燥机内进行干燥，干燥温度为120±5℃，干燥时间为4～8小时；
⒀启动磨粉机，用输送风机将干燥后颗粒输送到磨粉机进行磨粉，磨粉后物料经振动筛进行筛分；
⒁对筛分后的筛下产品取样检测，合格后包装。
4.根据权利要求3所述钻井液用堵漏剂的制备方法，其特征是：所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，所述引发剂的用量为丙烯酰胺单体总量的0.1%～0.8%（wt）。
5.根据权利要求3所述钻井液用堵漏剂的制备方法，其特征是：所述聚合釜为夹套式聚合釜，所述聚合釜的夹套通过循环水泵与热水罐连接成循环回路。
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Denomination of invention: A plugging agent for drilling fluid and its preparation method

Effective date of registration: 20230523

Granted publication date: 20180316

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Cangzhou branch

Pledgor: HEBEI GUANGDA PETROCHEMICAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980041556

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