CN105154033B - 一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗温抗盐型的降滤失剂，该降滤失剂由丙烯酰胺、丙烯酸、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵四种原料按质量配比8~10:5~6:1:2~3先在水中充分搅拌均匀至完全溶解，将氢氧化钙溶液加入混合溶液中，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值为6.5～7.0，通氮气，同时降温，加入甲酸钠，搅拌至完全溶解，再加入一定量过硫酸铵/亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品。本发明的抗温、抗盐型的降滤失剂在淡水浆、复合盐水浆、饱和盐水浆中均具有较强的降滤失性，具有较强的耐盐、降滤失性能，现场应用效果良好。

Description

一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂

技术领域

本发明涉及一种钻井液用抗温抗盐型的降滤失剂，属于油田化工技术领域。

背景技术

我国南海西部地区莺歌海盆地中深层受泥底影响，发育有异常高温高压地层，目的层温度高达150℃至220℃。为了满足安全钻井要求，同时考虑对海洋环境保护的重要性，海上高温高压探井钻井液体系主要以水基钻井液体系为主。

由于地层温度高，要求钻井液具有良好的抗高温性能，而高温对水基钻井液的影响，通常是通过影响钻井液各组分间的物理化学及化学作用和高温引起钻井液组分的变化而实现的，高温钻井液的影响主要表现在易导致水基钻井液增稠，引起静切力大幅上升，流变性难以控制，制约钻井液在高温环境下的使用，因此控制钻井液抗高温稳定性是亟待解决的问题。

研究表明，造成钻井液高温增稠的原因主要是由于高密度钻井液在高温条件下易发生交联反应，使得钻井液结构增强、增稠严重，需采用高温降滤失剂来提高钻井液高温稳定性。此外，该地区地层水矿化度高，要求钻井液抗污染及抗盐能力强，一般处理剂很难同时具有抗温和抗盐的要求，因此需要通过使用抗温、抗盐的降滤失剂，提高钻井液高温条件下的稳定性，并在高浓度盐的情况下有效降低滤失。

研究表明，降滤失剂主要通过以下几个机理发挥作用：①全方位地堵塞泥饼中的毛细孔道，使其光滑而致密；②增加泥饼负电荷密度，使其形成强有力的极化水层；③吸附于黏土晶体颗粒侧面形成桥联，缩小毛细孔径；④增加滤液黏度；⑤改变泥饼毛细孔的润湿性。一般降滤失剂的作用机理是以某种机理为主，以其他机理为辅。如果根据降滤失剂分子结构特点，通过化学改性或适当复配，既保留降滤失作用机理的强项又弥补了其作用机理的弱项，即可改善其降滤失效果。

现有的丙烯类聚合物降滤失剂的主要作用机理为②、③两种。为了保证丙烯类聚合物降滤失剂增加泥饼负电荷密度的能力，聚合物的水解度往往较高，分子具有很强的负电性，因此聚合物与黏土的吸附只能在黏土晶体侧面发生，很难接近晶体负电性强的平面位置，因此该类降滤失剂不能全方位地堵塞泥饼中的毛细孔道；另一方面，丙烯类聚合物降滤失剂分子中的大量羧基虽然水化能力强，但其对黏土的吸附较弱。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂，该降滤失剂在淡水浆、复合盐水浆、饱和盐水浆中均具有较强的降滤失性，适用于各种密度条件下，尤其是高密度钻井液的降滤失，兼有一定的稀释作用，同时具有较强的耐盐和抑制性，可直接或配制成胶液加入到钻井液中，可有效控制钻井液高温条件下的降滤失性能，提高钻井液的抗高温性，从而提高钻井效率，降低钻井液综合成本。

本发明所采取的技术方案如下：一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂，是由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵四种原料以及氢氧化钙溶液、氢氧化钠、甲酸钠、过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液制备得到，制备步骤如下：

（1）先将四种原料按质量配比丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为：8~10:5~6:1:2~3加入水中，充分搅拌均匀至完全溶解，制得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2～3%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值，当pH为6.5～7.0时，停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气，同时降温至27～35℃，加入混合溶液质量4～6%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，加入混合溶液质量4～5%的过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品。

优选的，所述氢氧化钙溶液质量浓度为2～3%。

进一步优选的，所述过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液的质量浓度为4～5%。

进一步优选的，所述通入氮气时间为30分钟。

较佳的技术方案可以是：所述降滤失剂是由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵四种原料以及氢氧化钙溶液、氢氧化钠、甲酸钠、过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液制备得到，制备步骤如下：

（1）先将四种原料按质量配比丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为：8:5:1:2加入水中，充分搅拌均匀至完全溶解，制得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2.5%、质量浓度3%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值为6.5～7.0，此时停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气30分钟，同时将体系自然降温至30℃，加入混合溶液质量5%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，再加入混合溶液质量5%、质量浓度为5%的亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品。

在用于钻井液的将降滤失时，可将本发明的降滤失剂直接或配制成胶液加入到钻井液中，加入比例为钻井液质量的3～6%。

本发明技术方案所采用丙烯酰胺是一种聚合单体，分子式：C₃H₅NO ，分子量：71.08，纯品熔点84-86℃，沸点125℃，本品为白色结晶，易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等溶剂，丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，分子具有两个活性中心，能反应生成多种化合物；丙烯酸是一种无色液体，密度1.05g/cm³，与水混溶，可溶于乙醇、乙醚；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠是一种水溶性阴离子单体的有机中间体，由丙烯腈、丙烯腈、异丁烯、发烟硫酸为原料，将发烟硫酸加到丙烯腈和异丁烯混合物中，在多种添加剂存在下直接反应得到成品；甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵是一种季铵盐，可溶于水，与阳离子、非离子、两性表面活性剂配伍性较好。

采用本发明技术方案所产生的有益效果在于：本发明的抗温、抗盐型的降滤失剂的抗高温能力可达200℃以上，在淡水浆、复合盐水浆、饱和盐水浆中均具有较强的降滤失性，适用于各种密度条件下，尤其是高密度钻井液的降滤失，兼有一定的稀释作用，在高密度钻井液中基本不增粘，同时具有较强的耐盐和抑制性，可直接或配制成胶液加入到钻井液中，运输和储存方便。室内分析研究和对比试验表明，该降滤失剂较常规降滤失剂具有抗高温、降粘、耐盐的功效。现场10口井的成功应用，充分证明使用该抗高温抗盐降滤失剂，可有效控制钻井液高温条件下的降滤失性能，提高钻井液的抗高温性，从而提高钻井效率，降低钻井液综合成本。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1采用以下步骤实现本发明：

（1）按原料质量配比：丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为8:5:1:2，将各原料在水中充分搅拌均匀至完全溶解，得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2.5%、质量浓度3%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值为6.5～7.0，此时停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气30分钟，同时将体系自然降温至30℃，加入混合溶液质量5%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，再加入混合溶液质量5%、质量浓度为5%的亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品。

实施例2采用以下步骤实现本发明：

（1）按原料质量配比：丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为9:6:1:2，将各原料在水中充分搅拌均匀至完全溶解，得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量3%、质量浓度2.5%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值，当pH为6.5～7.0时，停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气40分钟，同时降温至27℃，加入混合溶液质量6%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，加入混合溶液质量4.5%、质量浓度为4%的过硫酸铵溶液，搅拌均匀，即得产品。

实施例3采用以下步骤实现本发明：

（1）按原料质量配比：丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为10:5:1:3，将各原料在水中充分搅拌均匀至完全溶解，得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2%、质量浓度2%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值，当pH为6.5～7.0时，停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气20分钟，同时降温至35℃，加入混合溶液质量4%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，加入混合溶液质量4%、质量浓度为5%的亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品。

实施例4采用以下步骤实现本发明：

（1）按原料质量配比：丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为10:6:1:2，将各原料在水中充分搅拌均匀至完全溶解，得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2%、质量浓度3%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值，当pH为6.5～7.0时，停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气25分钟，同时降温至32℃，加入混合溶液质量4.5%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，加入混合溶液质量5%、质量浓度为4%的过硫酸铵溶液，搅拌均匀，即得产品。

所制备的抗温抗盐型降滤失剂性能指标如下：

表1 抗温抗盐型降滤失剂性能指标

对本实施例制备的降滤失剂的测试试验：本试验测试200℃×16h 热滚后体系流变性及高温高压滤失性能，确定降滤失剂的最佳加量。钻井液配方如下：降滤失剂+0.2%NaOH+25%NaCl+3.0%膨润土+加重材料，评价降滤失剂的高温降滤失性能。

经过室内实验的调整和证明，采用本发明提供的配方制成的抗温抗盐型降滤失剂具有良好的抗温、抗盐和降滤失性能，这些性能能够满足高温钻井液的施工要求。因此，本发明提供的配方制成的抗温抗盐型降滤失剂能较好解决高温钻井液稳定性问题，对于海上高温高压区域钻井的安全高效实施起到有效作用。

表2 加入该实施例中抗温抗盐型降滤失剂测试液性能

Claims (2)

1.一种钻井液用抗温抗盐型降滤失剂，其特征在于：由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵四种原料以及氢氧化钙溶液、氢氧化钠、甲酸钠、过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液制备得到，制备步骤如下：

（1）先将四种原料按质量配比丙烯酰胺:丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为：8~10:5~6:1:2~3加入水中，充分搅拌均匀至完全溶解，制得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2～3%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值，当pH为6.5～7.0时，停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气，同时降温至27～35℃，加入混合溶液质量4～6%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，加入混合溶液质量4～5%的过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品;

所述氢氧化钙溶液质量浓度为2～3%；所述过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液的质量浓度为4～5%；所述通入氮气时间为30分钟。

2.如权利要求1所述的钻井液用抗温抗盐型降滤失剂，其特征在于：所述降滤失剂是由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵四种原料以及氢氧化钙溶液、氢氧化钠、甲酸钠、过硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠溶液制备得到，制备步骤如下：

（1）先将四种原料按质量配比丙烯酰胺:丙烯酸:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为：8:5:1:2加入水中，充分搅拌均匀至完全溶解，制得混合溶液；

（2）加入混合溶液质量2.5%、质量浓度3%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，再缓慢匀速加入氢氧化钠调节溶液pH值为6.5～7.0，此时停止加入氢氧化钠，向体系中通氮气30分钟，同时将体系自然降温至30℃，加入混合溶液质量5%的甲酸钠，搅拌至其完全溶解，再加入混合溶液质量5%、质量浓度为5%的亚硫酸氢钠溶液，搅拌均匀，即得产品。