CN104559959A - 一种腐植酸油溶性降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种腐植酸油溶性降滤失剂，按重量份数计组成为：100-200份改性腐植酸，40-80份有机胺，优选150-200份改性腐植酸，60-80份有机胺；所述改性腐植酸按重量份数计组成为：100-200份腐植酸、150-240份交联剂，优选150-200份腐植酸，180-220份交联剂。该降滤失剂组成简单，降滤失效果良好，能耐高温，环保且无荧光，可用于探井的开发研究。

Description

一种腐植酸油溶性降滤失剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油溶性降滤失剂，具体地说涉及一种钻井液用腐植酸油溶性降滤失剂及其制备方法。
背景技术
油基钻井液具有润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性好和抗温性能好等优点，已经得到广泛应用。而用于油基钻井液的降滤失剂主要为沥青类产品，沥青类降滤失剂尽管有良好的降滤失效果，但由于会影响机械钻速并对环境造成污染，在高温深井中，沥青类产品作为油基钻井液降滤失剂时，其使用性能受到一定的局限，在高温条件下，沥青类降滤失剂不能很好的体现其降滤失性能。此外，沥青类降滤失剂产品存在荧光问题，不能用于探井的开发，因此其应用受到越来越多的限制。
腐植酸类产品具有抗高温的特性，主要用于水基钻井液作页岩抑制剂、降滤失剂和降粘剂。由于腐植酸类产品通常是水溶性的，不能直接用于油基钻井液，需要对其进行改性，使之变为亲油性的，才能够在油中分散。近年来，国外报道了采用腐植酸改性合成抗高温油基钻井液降滤失剂，如美国用腐植酸与聚亚烷基胺反应，或与C10-C30的脂肪酸共聚，英国用腐植酸同长链脂肪胺或取代苯胺在压力下热解共聚等，而国内在这方面的研究很少。
CN101624516A公开了一种油基钻井液降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂由腐植酸树脂150-200份，有机胺60-80份重量组分构成，其中腐植酸树脂是由腐植酸钾或腐植酸钠和质子酸在一定的反应条件下生成的反应产物，质子酸为盐酸、硫酸、磷酸核硝酸中的任意一种。油基钻井液降滤失剂的制备方法为，将150-200份腐植酸树脂和60-80份有机胺放入密闭容器中，用氮气驱氧20-30分钟后，加热容器至180-200℃，维持反应时间8-10小时，反应完成后冷却至室温，然后将产物粉碎过60目筛，即得油基钻井液降滤失剂产品。该专利所使用的有机胺有三种，聚醚二胺、饱和脂肪单胺、单长链季胺。该降滤失剂的降滤失性能以及耐温性能还有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种钻井液用腐植酸油溶性降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂组成简单，降滤失效果良好，能耐高温，环保且无荧光，可用于探井的开发研究。
一种腐植酸油溶性降滤失剂，按重量份数计组成为：100-200份改性腐植酸， 40-80份有机胺，优选150-200份改性腐植酸，60-80份有机胺；所述改性腐植酸按重量份数计组成为：100-200份腐植酸、150-240份交联剂，优选150-200份腐植酸，180-220份交联剂。
本发明一种腐植酸油溶性降滤失剂中，所述的有机胺可为聚醚胺，长链单胺（如十二胺、十六胺、十八胺），长链烷基多胺（如辛基乙二胺、十二烷基乙二胺等），也可为季胺（如十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、二甲基双十八烷基氯化铵、二甲基双十六烷基氯化铵等），优选为十八胺，十八烷基三甲基氯化铵。
本发明一种腐植酸油溶性降滤失剂中，所述的交联剂可为硼酸、硼砂、亚甲基双丙烯酰胺、环醚等，优选为环醚，更优选为环氧丙烷、环氧丁烷。
一种腐植酸油溶性降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在容器中加入100-200份腐植酸、150-240份交联剂，搅拌混合均匀，在密闭容器中升温至80-120℃，反应4-8h，烘干。优选为150-200份腐植酸，180-220份交联剂。反应温度优选为100-120℃，反应时间优选为6-8h。
（2）在容器中加入100-200份步骤（1）中改性腐植酸，取40-80份有机胺加入改性腐植酸中，搅拌均匀，在惰性气体气氛下将容器加温至160-230℃，使容器中的改性腐植酸和有机胺开始反应，在此温度下反应6-10小时。优选为150-200份改性腐植酸，60-80份有机胺。反应温度优选为180-220℃，反应时间优选为8-10小时。
（3）将反应的产物冷却到室温后，用粉碎机粉碎后，过筛即得油基钻井液降滤失剂产品。
本发明方法中，所述的惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氮气等，优选氮气。
与现有的腐植酸类油溶性降滤失剂相比，该降滤失剂为多长链烷基交联改性腐植酸，有更好的耐温性能，多长碳链交联改性使其在油基钻井液体系中分散更好，有更好的增粘提切能力，降滤失效果更好，且环保无荧光，可用于探井的开发研究。该反应属固相反应，操作简便，产品后处理容易。此外，腐植酸类降滤失剂具有良好的生物降解性，有利于环境保护。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的过程及效果。
实施例1
在容器中加入200g腐植酸、240g环氧丙烷，搅拌混合均匀，在密闭容器中升温至120℃，反应6h，烘干。在容器中加入200份上述改性的腐植酸，取100g份十八胺加入腐植酸中，将两反应物固体晶粒混合，搅拌均匀，将配好的混合物放入反应容器中，在非密闭的条件下，用氮气驱氧30分钟后，将反应容器密闭，将密闭的反应容器加温至200℃，使容器中的改性腐植酸和有机胺开始反应，在此温度下反应8小时。将反应的产物冷却到室温后，用粉碎机粉碎后，过60目筛，即得油基钻井液降滤失剂产品。
实施例2
在容器中加入200g腐植酸、200g环氧丙烷，搅拌混合均匀，在密闭容器中升温至120℃，反应4h，烘干。在容器中加入200g上述改性的腐植酸，取80g十八烷基三甲基氯化铵加入腐植酸中，将两反应物固体晶粒混合，搅拌均匀，将配好的混合物放入反应容器中，在非密闭的条件下，用氮气驱氧30分钟后，将反应容器密闭，将密闭的反应容器加温至180℃，使容器中的改性腐植酸和有机胺开始反应，在此温度下反应10小时。将反应的产物冷却到室温后，用粉碎机粉碎后，过60目筛，即得油基钻井液降滤失剂产品。
实施例3
在容器中加入200g腐植酸、180g环氧丙烷，搅拌混合均匀，在密闭容器中升温至80℃，反应8h，烘干。在容器中加入200份上述改性的腐植酸，取60g十二胺加入腐植酸中，将两反应物固体晶粒混合，搅拌均匀，将配好的混合物放入反应容器中，在非密闭的条件下，用氮气驱氧30分钟后，将反应容器密闭，将密闭的反应容器加温至220℃，使容器中的改性腐植酸和有机胺开始反应，在此温度下反应8小时。将反应的产物冷却到室温后，用粉碎机粉碎后，过60目筛，即得油基钻井液降滤失剂产品。
实施例4
在容器中加入200g腐植酸、150g环氧丙烷，搅拌混合均匀，在密闭容器中升温至100℃，反应6h，烘干。在容器中加入200份上述改性的腐植酸，取50g十六烷基三甲基氯化铵加入腐植酸中，将两反应物固体晶粒混合，搅拌均匀，将配好的混合物放入反应容器中，在非密闭的条件下，用氮气驱氧30分钟后，将反应容器密闭，将密闭的反应容器加温至180℃，使容器中的改性腐植酸和有机胺开始反应，在此温度下反应10小时。将反应的产物冷却到室温后，用粉碎机粉碎后，过60目筛，即得油基钻井液降滤失剂产品。
比较例1
以CN 101624516A中实施例3作为比较例。
上述实施例及比较例制备的腐植酸油溶性降滤失剂的相关评价测试方法（流变性能、降滤失性能）及结果如下： 
（1）泥浆配方
所用泥浆配方为：油水比为90：10；1%有机土(一定量的阳离子表面活性剂与粘土反应而成)；4%的乳化剂辅剂；0.5%硬脂酸钙；20%的盐水(CaCl2)；3%的石灰；3%的润湿反转剂；加入5%的降滤失剂用重晶石加重至密度为2.3g/m3。泥浆高速搅拌30min,搅拌均匀。 
（2）流变参数的测定
用六速旋转粘度计测定常温下泥浆体系的φ600、φ300、φ200、φ100、φ6、φ3，再算出体系的表观粘度、塑性粘度、屈服值。
（3）常温降滤失量FL
高温陈化后的泥浆搅拌，依据API BP 13B标准测定30min、常温、0.689MPa下的滤失量（API滤纸）。
（4）高温高压降滤失量HTHP
将（1）中陈化后的泥浆搅拌均匀，依据API BP 13B标准测30min、200℃、30456MPa下的滤失量（所用滤纸是标准API滤纸）。
表1 改性HA-1降滤失效果评价
 由表1可知，本发明降滤失剂在油基钻井液体系中，具有良好的常温及高温高压降滤失效果，且体系流变参数相对稳定，有利于机械钻速的提高，具有良好的耐温性能。

Claims (10)

1.一种腐植酸油溶性降滤失剂，按重量份数计组成为：100-200份改性腐植酸， 40-80份有机胺；所述改性腐植酸按重量份数计组成为：100-200份腐植酸、150-240份交联剂。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于：按重量份数计组成为： 150-200份改性腐植酸，60-80份有机胺；所述改性腐植酸按重量份数计组成为： 150-200份腐植酸，180-220份交联剂。
3.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于：所述的有机胺可为聚醚胺，长链单胺或季胺。
4.根据权利要求3所述的降滤失剂，其特征在于：长链单胺包括十二胺、十六胺、十八胺，长链烷基多胺包括辛基乙二胺、十二烷基乙二胺，季胺包括十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、二甲基双十八烷基氯化铵、二甲基双十六烷基氯化铵。
5.根据权利要求1或3所述的降滤失剂，其特征在于：有机胺为十八胺，十八烷基三甲基氯化铵。
6.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于：所述的交联剂为硼酸、硼砂、亚甲基双丙烯酰胺、环醚。
7.根据权利要求1或6所述的降滤失剂，其特征在于：所述的交联剂为环氧丙烷、环氧丁烷。
8.权利要求1所述腐植酸油溶性降滤失剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）在容器中加入100-200份腐植酸、150-240份交联剂，搅拌混合均匀，在密闭容器中升温至80-120℃，反应4-8h，烘干；
（2）在容器中加入100-200份步骤（1）中改性腐植酸，取40-80份有机胺加入改性腐植酸中，搅拌均匀，在惰性气体气氛下将容器加温至160-230℃，使容器中的改性腐植酸和有机胺开始反应，在此温度下反应6-10小时；
（3）将反应的产物冷却到室温后，用粉碎机粉碎后，过筛即得油基钻井液降滤失剂产品。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤（1）加入150-200份腐植酸，180-220份交联剂，反应温度为100-120℃，反应时间为6-8h。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤（2）加入150-200份改性腐植酸，60-80份有机胺，反应温度为180-220℃，反应时间为8-10小时，所述的惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氮气。
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