CN104559960A - 一种钻井液用梳型聚合物乳液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钻井过程中使用的一种钻井液用梳型聚合物乳液，其在钻井液中的主要作用为提粘降滤失。该梳型聚合物乳液的类型为油包水型，其特点具有聚合物含量高，可达50%以上，乳液加量低，在钻井液中的有效加量低于0.5%。该梳型共聚物乳液制备工艺简单，与其它聚合物粉剂相比，制备成本较低；该梳型聚合物乳液使用简单，可以直接倾倒入钻井液循环系统，不必先配制胶液后使用。该梳型聚合物通过引入大侧基的方式，加强了分子链的刚性，提高了聚合物的抗温抗盐能力，与现有钻井液用聚合物相比，分子链不易断裂，粘度保持率较高，能够在更加苛刻的复杂地层钻井液中使用，提高钻井液的性能。

Description

一种钻井液用梳型聚合物乳液及制备方法
技术领域
本发明涉及石油勘探钻井过程中所使用的化学助剂领域，具体是一种钻井液用梳型聚合物乳液及制备方法，主要用于水基钻井液的提粘降滤失。
技术背景
目前，在油田的勘探和开发过程中，国内外诸多的大油田都进入了后期开发阶段，一些复杂地层、非常规储层相继投入开发。这些油藏的勘探开发难度大，对钻井液性能要求高。在钻井过程中，钻井液是必不可少的，它能起到携带和悬浮岩屑，稳定井壁和平衡地层压力，冷却和润滑钻头、钻具，传递水动力等作用，钻井液性能的好坏直接影响钻井的井身质量和钻进速度。
目前研制和商品化的绝大多数钻井液用聚合物增粘降滤失剂，在高温、高矿化度和细菌存在的条件下，特别是在高浓度二价金属离子存在条件下，易于发生变化，相对分子质量降低，酰胺基团水解及分子形态变化，失去粘度，进而钻井液性能破坏。
梳型聚合物是在高分子侧链同时带亲油基团和亲水基团，由于亲油基团和亲水基团相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲、缠结减少，高分子链在水溶液中排列成梳子形状。这将增大聚合物分子链的刚性和分子结构的规整性，使聚合物分子链的卷曲困难，分子链旋转的水力学半径增大，增粘抗盐能力得到很大提高。
但是，将梳型聚合物引入钻井液作为增粘降滤失剂，存在很多问题。一是目前梳型聚合物制备工艺比一般钻井液用聚合物复杂，成本高；二市场上绝大多数梳型聚合物不能用于钻井液，钻井液用梳型聚合物相关研究、生产缺失。但是，将这一优良聚合物种类引入钻井液，对于打破国外高性能聚合物产品垄断，丰富国内钻井液处理剂产品种类，增强石油勘探技术的竞争力具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种具有固含较高、成本较低、使用方便的钻井液可用的梳型聚合物乳液的制备方法。
本发明的技术方案包括：
一种钻井液用梳型聚合物乳液，乳液类型为油包水型，其各组分按下列配比：
a. 白油20~80体积份；
b. 水20~80体积份；
c. 梳型聚合物占水的重量比10~60%；
d. 乳化剂占白油的体积比10~30%；
e. 引发剂占梳型聚合物的重量比0.1~1%。
所述梳型聚合物由主链单体和侧链单体利用自由基引发共聚反应生成，其中：a.主链单体采用丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸之二种或以上；b.侧链单体采用聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚马来酸酯之一种或两种。
所述白油为5＃、7＃、15＃、25＃之一种或几种；乳化剂为司盘60、司盘80、吐温60、吐温80之一种或几种。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠之一种或两种混合。
前述的钻井液用梳型聚合物乳液的制备方法是：
(1) 向反应釜中加入白油、乳化剂，开启搅拌；
(2) 控制反应釜内温度低于20℃；
(3) 向反应釜依次滴加水及其它液体原料，然后少量多次加入烧碱，过程始终保持釜内温度低于20℃；
（4）向反应釜内滴加引发剂溶液；
（5）升高反应釜温度至40℃以上，搅拌0.5-1.5小时；
（6）保温反应4-6小时，出料得钻井液用梳型聚合物乳液。
本发明用反相乳液聚合的方法，制备一种钻井液可用的梳型聚合物增粘降滤失剂，产品形态为油包水乳液。将本产品加入水基钻井液，达到一定的含量，能够显著提高水基钻井液的粘切，从而提高钻井液从井下悬浮、携带岩屑的能力，实现钻井液更好的井眼净化功能，在提粘的同时，能有效降低钻井液的滤失，减少钻井液中的液相侵入地层，避免引发井下复杂，保护油气层。并且在井下温度达到150℃时，仍能实现以上功能。
梳型聚合物的主链原料溶解于水，侧链原料溶解于白油，然后向水、乳化剂、白油形成溶液中加入自由基引发剂，各原料发生共聚合反应，控制聚合反应的温度、时间，得到需要的梳型聚合物乳液。调整主链各原料和侧链各原料的比例，可以得到不同的梳型聚合物乳液。
本发明与现有技术相比具有如下优势：
该梳型聚合物乳液具有较高的聚合物含量，可达50%；该梳型共聚物乳液在钻井液中的有效加量较低，为0.5%或更低；该梳型共聚物乳液制备工艺简单，与其它聚合物粉剂相比，制备成本较低；该梳型聚合物乳液使用简单，可以直接加入钻井液循环系统，不必先配制胶液后使用。该梳型聚合物通过引入大侧基的方式，加强了分子链的刚性，提高了聚合物的抗温抗盐能力。与现有钻井液用聚合物相比，分子链不易断裂，粘度保持率较高，能够在更加苛刻的复杂地层钻井液中使用，提高钻井液的性能。该发明的梳型聚合物乳液是一种性能优良的钻井液增粘降滤失剂。在5%土浆中加量0.5%，可将其表观粘度提高至30 mPa.s以上，API滤失降至10ml以下。上述钻井液在氯化钠含量达10%，150℃老化16小时条件下，表观粘度仍高于20 mPa.s、API滤失量低于10ml。
具体实施方式：
下面将通过具体实施对本发明作进一步说明：
实施例（1）向反应釜内加入100ml5#白油、5ml司盘80、5ml吐温80，开启搅拌；反应釜通冷却水，保持温度20℃以下，加入130ml水、分批次加入20g烧碱，缓慢滴加丙烯酸35g，分批次加入丙烯酰胺30g、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯5g；过硫酸钾2.28g、亚硫酸氢钠1.04g，溶于100ml水，取10ml加入反应釜，设定反应釜温度40℃，继续搅拌1小时；保温反应5小时，出料得钻井液用梳型聚合物乳液1。
取25g配浆土，溶于500ml水，搅拌20min，放置24h。称量2.5g梳型聚合物乳液1加入上述土浆，搅拌20min。使用钻井液常规测试用六速粘度计，测得土浆表观粘度为37mPa.s。使用钻井液常规测试用API中压滤失仪测得API滤失量为10ml。
（2）向反应釜内加入70ml5#白油、15ml司班80、5ml吐温80，开启搅拌；反应釜通冷却水，保持温度20℃以下，加入130ml水、分批次加入5g烧碱，分批次加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸25g、丙烯酰胺35g、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯5g；称量过硫酸钾2.28g、亚硫酸氢钠1.04g，溶于100ml水，取10ml加入反应釜，设定反应釜温度40℃，继续搅拌1小时；保温反应5小时，出料得钻井液用梳型聚合物乳液2。
取25g配浆土，溶于500ml水，搅拌20min，放置24h。称量2.5g梳型聚合物乳液2加入上述土浆，搅拌20min。使用钻井液常规测试用六速粘度计，测得土浆表观粘度为42mPa.s。使用钻井液常规测试用API中压滤失仪测得API滤失量为6ml。上述钻井液加入50g氯化钠，测得表观粘度为50.5mPa.s、API滤失量为8ml。
（3）向反应釜内加入120ml5#白油、16ml司班80、4ml吐温80，开启搅拌；反应釜通冷却水，保持温度20℃以下，加入130ml水、分批次加入25g烧碱，缓慢滴加丙烯酸35g，分批次加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸25g、丙烯酰胺15g、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯5g；称量过硫酸钾2.28g、亚硫酸氢钠1.04g，溶于100ml水，取10ml加入反应釜，设定反应釜温度40℃，继续搅拌1小时；保温反应5小时，出料得钻井液用梳型聚合物乳液3。
取25g配浆土，溶于500ml水，搅拌20min，放置24h。称量2.5g梳型聚合物乳液3加入上述土浆，搅拌20min。使用钻井液常规测试用六速粘度计，测得土浆表观粘度为50mPa.s。使用钻井液常规测试用API中压滤失仪测得API滤失量为4.4ml。上述钻井液加入50g氯化钠，测得表观粘度为44mPa.s、API滤失量为4ml。上述钻井液经150℃老化16小时，冷却后，测表观粘度为24mPa.s、API滤失量为8.4ml。

Claims (5)

1.一种钻井液用梳型聚合物乳液，乳液类型为油包水型，其特征在于各组分按下列配比：
a. 白油20~80体积份；
b. 水20~80体积份；
c. 梳型聚合物占水的重量比10~60%；
d. 乳化剂占白油的体积比10~30%；
e. 引发剂占梳型聚合物的重量比0.1~1%。
2.根据权利要求1所述的钻井液用梳型聚合物乳液，其特征在于梳型聚合物由主链单体和侧链单体利用自由基引发共聚反应生成，其中：主链单体采用丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸之二种或以上；侧链单体采用聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚马来酸酯之一种或两种。
3.根据权利要求1所述的钻井液用梳型聚合物乳液，其特征在于：白油为5＃、7＃、15＃、25＃之一种或几种；乳化剂为司盘60、司盘80、吐温60、吐温80之一种或几种。
4.根据权利要求1所述的钻井液用梳型聚合物乳液，其特征在于：引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠之一种或两种。
5.依照权利要求1或2、3、4所述的钻井液用梳型聚合物乳液的制备方法，其特征在于：
(1) 向反应釜中加入白油、乳化剂，开启搅拌；
(2) 控制反应釜内温度低于20℃；
(3) 向反应釜依次滴加水及其它液体原料，然后少量多次加入烧碱，过程始终保持釜内温度低于20℃；
（4）向反应釜内滴加引发剂溶液；
（5）升高反应釜温度至40℃以上，搅拌0.5-1.5小时；
（6）保温反应4-6小时，出料得钻井液用梳型聚合物乳液。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106519136A (zh) * 2015-09-10 2017-03-22 中石化石油工程技术服务有限公司 一种反相乳液聚合物、其制备方法及其在制备水基钻井液中的应用
CN114316282A (zh) * 2022-01-20 2022-04-12 河南金孚顿石油新技术发展有限公司 一种钻井液用抗盐降滤失剂乳液聚合物及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789349A (en) * 1996-03-13 1998-08-04 M-I Drilling Fluids, L.L.C. Water-based drilling fluids with high temperature fluid loss control additive
CN101918459A (zh) * 2008-01-17 2010-12-15 可泰克斯有限合伙公司 通过添加抗氧化剂制造梳型聚合物的改进方法、所得聚合物及其应用
CN101967369A (zh) * 2010-08-16 2011-02-09 山东大学 钻井液用梳型聚合物降滤失剂及其制备方法
CN103361038A (zh) * 2012-12-11 2013-10-23 中国石油化工股份有限公司 一种高温高密度淡水钻井液

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789349A (en) * 1996-03-13 1998-08-04 M-I Drilling Fluids, L.L.C. Water-based drilling fluids with high temperature fluid loss control additive
CN101918459A (zh) * 2008-01-17 2010-12-15 可泰克斯有限合伙公司 通过添加抗氧化剂制造梳型聚合物的改进方法、所得聚合物及其应用
CN101967369A (zh) * 2010-08-16 2011-02-09 山东大学 钻井液用梳型聚合物降滤失剂及其制备方法
CN103361038A (zh) * 2012-12-11 2013-10-23 中国石油化工股份有限公司 一种高温高密度淡水钻井液

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106519136A (zh) * 2015-09-10 2017-03-22 中石化石油工程技术服务有限公司 一种反相乳液聚合物、其制备方法及其在制备水基钻井液中的应用
CN106519136B (zh) * 2015-09-10 2020-01-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种反相乳液聚合物、其制备方法及其在制备水基钻井液中的应用
CN114316282A (zh) * 2022-01-20 2022-04-12 河南金孚顿石油新技术发展有限公司 一种钻井液用抗盐降滤失剂乳液聚合物及其制备方法

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