CN105017475A - 一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂及其制备方法。本发明的增粘降滤失剂是由烯类单体与硅烷偶联剂适度交联聚合而成的聚合物，其技术方案如下：（1）将丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯腈、N-异丙基丙烯酰胺与硅烷偶联剂于水中混合；（2）调节pH值为5-10；（3）通氮驱氧，在20-90℃下加入引发剂，反应1-10h得到粘稠产物；（4）将粘稠产物干燥粉碎。本发明涉及的低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，具有良好的抗温、抗盐能力；在低土相高密度钻井液中，增粘、提切效果好，有利于悬浮加重材料和携带岩屑；通过封堵泥饼中通道、提高液相粘度，有效降低滤失量，提高井壁稳定性。

Description

一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂及其制备方法，属于钻井液处理剂技术领域。

背景技术

低土相钻井液具有土相含量低、粘土颗粒粗分散的特点，可以减少土相颗粒对油气通道的损害，提高储层渗透率和油气采收效率。土相降低导致钻井液粘度和切力降低，携带岩屑能力下降，尤其是高密度钻井液需要悬浮大量的加重材料，流变性控制不好会出现沉降卡钻等复杂情况。以黄原胶为代表的生物聚合物、高粘纤维素衍生物是目前广泛使用的增粘提切剂，但其抗温能力普遍较差，不能满足深井和超深井的钻井需求。

低土相高密度钻井液的滤饼土相含量低、重晶石含量高，结构疏松。为了减少有害液体向地层滤失并稳定井壁，需要针对性研究低土相高密度钻井液降滤失剂。

因此，研制一种具有抗温、抗盐能力的低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，对低土相钻井液技术的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，该降滤失剂具备优良的抗温、抗盐、增粘、降滤失性能。

本发明的另一目的在于提供一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂的制备方法，该降滤失剂使用溶液聚合法制备，操作简便，条件温和，成本低廉，产率较高。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：

本发明涉及一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，其特征在于以丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯腈、N- 异丙基丙烯酰胺为聚合单体，添加硅烷偶联剂，按一定的质量浓度配制成水溶液，在一定温度下，加入引发剂聚合而成。

一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂的制备，包括以下步骤：

（1）称取五种单体，单体的质量比丙烯酸：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：丙烯酰胺：丙烯腈：N- 异丙基丙烯酰胺=（1-5）：（1-4）：（6-12）：（1-3）：（0.5-2）；

（2）将五种单体溶解在蒸馏水中，加入占单体总质量的0.1-0.5%的硅烷偶联剂，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=5-10，加入蒸馏水调节体系质量浓度为20-40%；

（3）于20-90℃下，通氮气30min后，加入引发剂，引发剂中的氧化剂与还原剂各占单体总质量的0.1-0.5%，反应1-10h后，得到粘稠产物；

（4）将粘稠产物干燥并粉碎，即得降滤失剂。

所述制备方法步骤（3）中的引发剂是氧化-还原引发体系，氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水中的一种或多种，还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁中的一种或多种。

本发明的有益效果是：本发明涉及的低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，具有良好的抗温、抗盐能力；在低土相高密度钻井液中，增粘、提切效果好，有利于调整钻井液的流变性，提高钻井液携带岩屑、清洗井眼的能力；通过封堵泥饼中通道、提高液相粘度，有效降低滤失量，提高井壁稳定性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1：

（1）分别称取10.34g丙烯酸，3.45g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，31.02g丙烯酰胺，3.45g丙烯腈及1.72g  N-异丙基丙烯酰胺于三口烧瓶中；

（2）加入一定量的蒸馏水将单体溶解，加入0.05g硅烷偶联剂，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=6后，加入蒸馏水调节体系质量浓度为20%；

（3）于30℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠各0.25g，反应4h后，得到粘稠产物；

（4）将粘稠产物干燥并粉碎，即得产物降滤失剂。

实施例2

（1）分别称取5.0g丙烯酸，7.5g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，30.0g丙烯酰胺，5.0g丙烯腈及2.5 g N- 异丙基丙烯酰胺于三口烧瓶中；

（2）加入一定量的蒸馏水将单体溶解，加入0.125g硅烷偶联剂，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=7后，加入蒸馏水调节体系质量浓度为30%的水溶液；

（3）于60℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠各0.1g，反应6h后，得到粘稠产物；

（4）将粘稠产物干燥并粉碎，即得产物降滤失剂。

实施例3

（1）分别称取14.29g丙烯酸，5.71g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，22.86g丙烯酰胺，5.71g丙烯腈及1.43g N- 异丙基丙烯酰胺于三口烧瓶中；

（2）加入一定量的蒸馏水将单体溶解，加入0.15g硅烷偶联剂，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=8后，加入蒸馏水调节体系质量浓度为40%的水溶液；

（3）于80℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸铵和焦亚硫酸钠各0.15g，反应8h后，得到粘稠产物；

（4）将粘稠产物干燥并粉碎，即得产物降滤失剂。

实施例4

（1）分别称取7.89g丙烯酸，10.53g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，18.42g丙烯酰胺，7.89g丙烯腈及5.26g N- 异丙基丙烯酰胺于三口烧瓶中；

（2）加入一定量的蒸馏水将单体溶解，加入0.25g硅烷偶联剂，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=6后，加入蒸馏水调节体系质量浓度为30%的水溶液；

（3）于60℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸钠各0.20g，反应2h后，得到粘稠产物；

（4）将粘稠产物干燥并粉碎，即得产物降滤失剂。

实施例5

通过在钻井液中添加一定量的降滤失剂，按照《GB/T 16783.1-2006 石油天然气工业 钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》中的方法评价钻井液在老化前和老化后的流变性和滤失量，通过对测得数据的分析，评价其性能。其中测定的参数有AV（表观粘度）、PV（塑性粘度）、YP（动切力）、Gel（静切力）、FL_API（API滤失量），测定结果见表1：

（1）试验浆配制

量取400mL蒸馏水置于杯中，加入3.428g钠膨润土，高速搅拌5min，以后每隔5min依次加入0.148g氢氧化钠、40.0g氯化钾、5.712g褐煤钠盐、6.852g实施例1 - 实施例4制得的低土相高密度钻井液用抗盐增粘降滤失剂，高速搅拌20min，加重晶石调整密度到2.04g/cm³，再每隔5min依次加入0.684g氢氧化钠、17.132g评价土，高速搅拌20min，备用；

（2）取配制好的试验浆，高速搅拌5min，测定室温（24±3℃）下的流变性和API滤失量；

（3）取配制好的试验浆，高速搅拌5min，放入高温滚子炉中于177℃老化16h，取出冷却至室温（24±3℃），高速搅拌5min，测定高温老化后的流变性和API滤失量。

表1实施例1-4制备的增粘降滤失剂在低土相高密度钻井液中的流变性、滤失量测定结果

由上表可知，本发明涉及的低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂在钠膨润土加量低于1%、氯化钾加量为10%的试验浆中，室温和177℃老化后均具有较小的滤失量，并使体系保持较高的粘度和切力。说明该产品在低土相高密度钻井液中具有优异的抗温、抗盐性能，且增粘提切、降滤失效果良好。

Claims (3)

1.一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，其特征在于：以丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯腈、N-异丙基丙烯酰胺为聚合单体，添加硅烷偶联剂，按一定的质量浓度配制成水溶液，在一定温度下，加入引发剂聚合而成。

2.根据权利要求1所述的一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，其特征是：所述的引发剂是氧化-还原引发体系，氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水中的一种或多种，还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种低土相高密度钻井液用增粘降滤失剂，其特征包括以下步骤：

（1）称取五种单体，单体的质量比丙烯酸：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：丙烯酰胺：丙烯腈：N- 异丙基丙烯酰胺=（1-5）：（1-4）：（6-12）：（1-3）：（0.5-2）；

（2）将五种单体溶解在蒸馏水中，加入占单体总质量的0.1-0.5%的硅烷偶联剂，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=5-10，加入蒸馏水调节体系质量浓度为20-40%；

（3）于20-90℃下，通氮气30min后，加入引发剂，引发剂中的氧化剂与还原剂各占单体总质量的0.1-0.5%，反应1-10h后，得到粘稠产物；

（4）将粘稠产物干燥并粉碎，即得降滤失剂。