CN105670577B - 一种钻井液用稳定剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻井液用稳定剂及其制备方法。所述钻井液用稳定剂包含磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、高强度聚丙烯纤维、聚乙二醇和丙酮肟。所述方法包括将磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、高强度聚丙烯纤维、聚乙二醇和丙酮肟搅拌混合由此制得所述稳定剂的步骤。本发明所述钻井液用稳定剂能够很好地抑制钻井液在深井“三高”问题下的降解，从而起到高温稳定作用，改善钻井液体系流变性。本发明的所述钻井液用稳定剂不仅失水变小，高温前后失水变化率能够控制在30％以内。

Description

一种钻井液用稳定剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及钻井技术尤其是页岩气钻井技术，更具体地说，本发明涉及一种钻井液用稳定剂及其制备方法。

背景技术

随着页岩气钻井技术的飞速发展，深井、超深井钻井液面临的技术难题越来越突出。由于我国地质情况比较复杂，深井钻井液面临着高温、高密度、高盐的“三高”问题，对钻井液的流变性和失水量会产生极大影响。许多在低温下不易发生变化的钻井液助剂(聚丙烯酰胺、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、淀粉、CMC等)，在高温高压情况下，其性能也可能发生变化。同时深井钻井裸眼长，地层压力系统复杂，钻井中遇到地层多而杂。目前，尚未有较好的高温稳定剂，如何提高钻井液体系的抗高温能力，是目前钻井工程中面临的一大难题。

因此，针对现有的技术缺陷，研发复配出一种在高温条件下，具有稳定钻井液性能的高温稳定剂十分必要。

发明内容

为了解决上述的一个或者多个问题，本发明提供了如下技术方案。

第一方面，本发明提供了一种钻井液用稳定剂，所述稳定剂包含：

磺化褐煤树脂；

磺化酚醛树脂；

高强度聚丙烯纤维；

聚乙二醇；和

丙酮肟。

第二方面，本发明还提供了一种制备钻井液用稳定剂的方法，所述方法包括将磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、高强度聚丙烯纤维、聚乙二醇和丙酮肟搅拌混合由此制得所述稳定剂的步骤。

在现有的钻井助剂中，降滤失剂种类繁多，但性能都较单一，且低温下不易发生变化的钻井液助剂(聚丙烯酰胺、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、淀粉、羧甲基纤维素等)，在高温情况下，其性能会发生变化，出现失水增大，体系增稠等现象。同时深井钻井裸眼长，地层压力系统复杂，钻井中遇到地层多而杂。目前，尚未有较好的高温稳定剂，如何提高钻井液体系的抗高温能力，是目前钻井工程中面临的一大难题。

本发明人在研究常用钻井液降滤失助剂的高温失效机理和分析聚合物和表面活性剂之间的相互作用的过程中，意外地发现本发明第一方面所述的稳定剂具有非常优异效果的高温稳定剂，其能够很好地抑制钻井液在深井“三高”问题下的降解，从而起到高温稳定作用，改善钻井液体系流变性。现有技术中的钻井液用降滤失剂在高温下的稳定性不好，钻井液失水高温前后差别很大，高温前后失水变化率在60％以上。本发明的所述钻井液用稳定剂不仅失水变小，高温前后失水变化率能够控制在30％以内。

具体实施方式

如上所述，本发明在第一方面提供了一种钻井液用稳定剂，所述钻井液用稳定剂包含：

磺化褐煤树脂；

磺化酚醛树脂；

高强度聚丙烯纤维；

聚乙二醇；和

丙酮肟。

在一些实施方式中，所述钻井液用稳定剂包含：

15重量份-25重量份的磺化褐煤树脂；

45重量份-55重量份的磺化酚醛树脂；

10重量份-15重量份的高强度聚丙烯纤维；

4重量份-8重量份的聚乙二醇；和

2重量份-5重量份的丙酮肟。

在本发明的所述钻井液用稳定剂中，本发明对磺化褐煤树脂没有特别的限制，其可以从山东昊聚化工有限公司商购获得。所述磺化褐煤树脂的用量可以为15-25重量份，例如为15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份或25重量份。优选的是，所述磺化褐煤树脂的用量为18重量份至20重量份。在本发明的钻井液用稳定剂体系中，所述磺化褐煤树脂的作用主要是盐水浆高温降失水作用。如果其用量过多，则导致钻井液增稠；如果其用量过少，则滤失量增大。

在本发明的所述钻井液用稳定剂中，本发明对磺化酚醛树脂没有特别的限制，其可以从重庆大方合成化工有限公司商购获得。所述磺化酚醛树脂的用量可以为45-55重量份，例如为45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份、50重量份、51重量份、52重量份、53重量份、54重量份或55重量份。优选的是，所述磺化酚醛树脂的用量为48重量份至50重量份。在本发明的钻井液用稳定剂体系中，所述磺化酚醛树脂的作用主要是淡水浆高温降失水作用。如果其用量过多，则导致钻井液增稠；如果其用量过少，则滤失量增大。

在本发明的所述钻井液用稳定剂中，所述高强度聚丙烯纤维但是优选具有300Mpa以上的断裂强度，更优选具有400Mpa的断裂强度，进一步优选具有500MPa以上的断裂强度，更进一步优选具有600MPa以上的断裂强度。所述高强度聚丙烯纤维可以例如从常州市天怡工程纤维有限公司商购获得，例如可以从常州市天怡工程纤维有限公司商购获得的断裂强度为300MPa以上的“砂浆、混凝土用TY-D改性聚丙烯纤维”如断裂强度为300MPa以上的网状聚丙烯纤维或者断裂强度为300MPa以上的束状聚丙烯纤维TY-D型。所述高强度聚丙烯纤维的用量可以为10-15重量份，例如为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。优选的是，所述高强度聚丙烯纤维的用量为12重量份至15重量份。本发明人发现，在本发明的钻井液用稳定剂体系中，所述高强度聚丙烯纤维在与本发明所述钻井液用稳定剂中的其他组分尤其是例如丙酮肟组合使用时，能够降低钻井助剂对温度的敏感性，使降滤失剂在较高温度时具有抗老化效果。如果所述高强度聚丙烯纤维的用量过高，则钻井液流动性变差；如果所述高强度聚丙烯纤维的用量过低，则不能起到高温稳定作用。

在本发明的所述钻井液用稳定剂中，本发明对聚乙二醇没有特别的限制，但是在一些实施方式中，所述聚乙二醇的分子量优选为6000。在本发明的钻井液用稳定剂体系中，如果所述聚乙二醇的分子量过大，则其浊点较高，钻井时损失消耗较大；如果所述聚乙二醇的分子量过小，则其为液体，不能选用。所述聚乙二醇的用量可以为4-8重量份，例如为4重量份、5重量份、6重量份、7重量份或8重量份。优选的是，所述聚乙二醇的用量为5重量份至6重量份。所述聚乙二醇的作用主要是利用其浊点效应，改善钻井液泥饼质量。如果其用量过多，则影响钻井液流变性能；如果其用量过少，则起不到改善泥饼质量的效果。

在本发明的所述钻井液用稳定剂中，所述丙酮肟的用量可以为2-5重量份，例如为2重量份、3重量份、4重量份或5重量份。优选的是，所述丙酮肟的用量为3重量份至5重量份。本发明人发现，所述丙酮肟在于本发明的钻井液用稳定剂体系中的其他组分尤其是例如高强度聚丙烯纤维组合使用时，能够在钻井液中起到除氧作用，减少钻井液中溶解氧高温下对降滤失剂的氧化降解作用。如果所述丙酮肟的用量过高，则因其易吸水潮解，对产品含水量影响较大；如果所述丙酮肟的用量过低，则达不到除氧的效过。

在一些更优选的实施方式中，本发明的所述钻井液用稳定剂包含25重量份的磺化褐煤树脂、50重量份的磺化酚醛树脂、14重量份的高强度聚丙烯纤维、6重量份的聚乙二醇和5重量份的丙酮肟。

本发明在第二方面还提供了一种制备钻井液用稳定剂的方法，所述方法包括将磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、高强度聚丙烯纤维、聚乙二醇和丙酮肟搅拌混合由此制得所述稳定剂的步骤。

在一些实施方式中，所述搅拌的时间为30分钟至5小时，优选为1小时至2小时。

如果没有特别说明，本文中提及的百分比和份分别表示重量百分比和重量份。

下文将通过实施例的方式对本发明进行进一步的说明，但是本发明的不限于这些实施例。

实施例

实施例中使用的磺化褐煤树脂购自山东昊聚化工有限公司；磺化酚醛树脂购自重庆大方合成化工有限公司；高强度聚丙烯纤维购自常州市天怡工程纤维有限公司；所述聚乙二醇的分子量为6000，购自江苏省海安石油化工厂；丙酮肟购自寿光市鲁科化工有限责任公司。

实施例1：

取磺化褐煤树脂25重量份、磺化酚醛树脂50重量份、高强度聚丙烯纤维14重量份、聚乙二醇6重量份、丙酮肟5重量份，在反应器(双螺旋锥型混合机，DSH型号、60转/分)中搅拌1h，烘干包装，即可制取“钻井液用稳定剂”。然后，在淡水和盐水的条件下测量基浆滤失量、老化后基浆滤失量、样浆滤失量、老化后样浆滤失量，结果见下表2。

实施例2：

取磺化褐煤树脂25重量份、磺化酚醛树脂50重量份、高强度聚丙烯纤维14重量份、聚乙二醇6重量份和丙酮肟1重量份，在反应器(双螺旋锥型混合机，DSH型号、60转/分)中搅拌1h，烘干包装，即可制取“钻井液用稳定剂”。然后，采用与实施例1相同的方法测量测量基浆滤失量、老化后基浆滤失量、样浆滤失量、老化后样浆滤失量，结果见下表2。

实施例3：

取磺化褐煤树脂25重量份、磺化酚醛树脂50重量份、高强度聚丙烯纤维14重量份、聚乙二醇6重量份和丙酮肟10重量份，在反应器(双螺旋锥型混合机，DSH型号、60转/分)中搅拌1h，烘干包装，即可制取“钻井液用稳定剂”。然后，采用与实施例1相同的方法测量测量基浆滤失量、老化后基浆滤失量、样浆滤失量、老化后样浆滤失量，结果见下表2。

实施例4至17

除了表1及其后注的内容之外，采用与实施例1相同的方式进行实施例4至17。

表1各实施例中的稳定剂的组成和含量

实施例	取磺化褐煤树脂	磺化酚醛树脂	高强度聚丙烯纤维	聚乙二醇	丙酮肟
						1	25	50	14	6	5
2	25	50	14	6	1
						3	25	50	14	6	10
4	25	50	5	6	5
						5	25	50	10	6	5
6	25	50	20	6	5
						7	25	40	14	6	5
8	25	60	14	6	5
						9	20	50	14	6	5
10	10	50	14	6	5
						11	30	50	14	6	5

表2各实施例的滤失量测试结果

测量方法：

基浆

淡水基浆：取350mL蒸馏水于高搅杯中，加入17.5g膨润土，高速搅拌20min，在(25±1)℃密闭养护24h。然后在基浆中分别加入氢氧化钠1.05g、低粘羧甲基纤维素(CMC-LV)1.05g、无铬磺化褐煤(NSMC)10.5g、磺甲基酚醛树脂(SMP-1)7.0g,低速搅拌30min。

盐水基浆：在淡水基浆中加入28.0g氯化钠，低速搅拌30min。

样浆

淡水样浆：淡水基浆中加入8.8g样品，低速搅拌30min。

盐水样浆：盐水基浆中加入8.8g样品，低速搅拌30min。

老化条件为：180℃*16h

测量方法

采用GGS-4 2型高温高压失水测定仪，按GB/T16783.1—2014中7.3的规定测定基浆和样浆在100℃的高温高压滤失量

由表2可以看出：

实施例1：淡水样浆和盐水样浆，从失水量和老化前后的变化量都是最低。效果最佳。

实施例2和实施例3：降低丙酮肟组分，导致老化后淡水和盐水样浆失水量增大，变化率增大。而增加丙酮肟组分，却没有进一步提高稳定的效果。

实施例4和实施例6：减少高强度聚丙烯纤维组分，导致老化后淡水和盐水样浆失水量增大，变化率增大。而增加高强度聚丙烯纤维组分，却没有进一步减少样浆失水，也没有进一步提高稳定的效果。

实施实施例7和实施例8：降低磺甲基酚醛树脂粉组分，导致淡水样浆老化前后失水增加。增加磺甲基酚醛树脂粉组分，对提高淡水样浆失水没有进一步的效果。

实施例10和实施例11：降低磺化褐煤树脂组分，导致盐水样浆老化前后失水增加。增加磺化褐煤树脂组分，对提高盐水样浆失水没有进一步的效果。

Claims (2)

1.一种钻井液用稳定剂，所述钻井液用稳定剂包含：

25重量份的磺化褐煤树脂；

50重量份的磺化酚醛树脂；

14重量份的具有300Mpa以上的断裂强度的高强度聚丙烯纤维；

6重量份的分子量为6000的聚乙二醇；和

5重量份的丙酮肟。

2.一种制备权利要求1所述的钻井液用稳定剂的方法，其中，所述方法包括将磺化褐煤树脂、磺化酚醛树脂、高强度聚丙烯纤维、聚乙二醇和丙酮肟搅拌混合由此制得所述稳定剂的步骤；

其中，所述搅拌的时间为1小时，搅拌速度为60转/分。