CN105754564A - 一种钻井液用降滤失剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于步骤如下：a、在常温下，将2.5?3.0重量份的碱性物质A、0.6?0.75重量份的金属氧化物类B溶于100重量份的水中，搅拌至充分溶解，获得溶液a；b、将9?11重量份的单体C加入溶液a中，搅拌至充分溶解,获得溶液b；c、将18?22重量份的单体D加入溶液中，搅拌至充分溶解，获得溶液c；d、将0.9?1.0重量份的单体E加入溶液c中，搅拌至充分溶解，获得溶液d；e、继续搅拌，并将溶液d水浴加热至70±5℃；f、保持70±5℃，边搅拌边向溶液d中慢滴加0.08?0.1重量份的引发剂F，反应4?5小时得到初步产品。本方法制备的降滤失剂，对水基钻井液性能影响小，能有效强化水基钻井液抵抗超高钙污染的能力。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气领域中的钻井液用降滤失剂制备工艺技术领域。
背景技术
钻井液钻遇盐水层、石膏层、水泥塞时，都会遇到严重钙污染问题。二价钙离子会置换吸附在黏土表面上的一价钠离子，使得黏土颗粒间斥力变小，絮凝而变粗，致使钻井液的粘切力增加、滤失量增大，几百ppm的钙离子就能让钻井液失去稳定性。近年来，随着石油勘探的不断发展，钻遇高含钙地层情况不断增多，超高钙污染问题会严重影响到钻井工程的安全、速度和成本。
目前，处理钙污染的主要方法是碳酸钠或焦磷酸钠沉淀法、新鲜钻井液稀释法、钙处理钻井液替换法。前两种方法属于钙污染后处理方法，不能解决钻井液的抗钙污染问题，并且只适用于小于1000ppm的低浓度钙污染情况。以上三种方法，都会导致现场钻井作业停顿，工作量大幅增加，每天成本增加3至4倍；且不能解决40000ppm超高钙污染问题。因此，急需研发有效的钻井液超高钙污染处理剂。
公开号为CN102899005A，公开日为2013年1月30日的中国专利文献提供了一种钻井液用抗高温抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂由以下质量份的原料制成，以100份原料计：淀粉50-80份，磷酸盐8-20份，尿素1-8份，聚乙二醇l-10份，亚硫酸钠1-3份，其余为水；按以下方法制得：按配比，将磷酸盐、尿素、聚乙二醇、亚硫酸氢钠溶于水中成混合溶液，将该混合溶液喷洒于淀粉中，搅拌均匀，置于恒温干燥箱中，于130℃~180℃反应4~10h。
但以上述专利文献为代表的现有处理剂，在实际使用过程中，与常规水基处理剂配伍性较差，对水基钻井液性能影响较大，不能有效强化水基钻井液抵抗超高钙污染的能力，抗钙降滤失作用不明显。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种钻井液用降滤失剂的制备方法，采用本方法制备的降滤失剂，与常规水基处理剂配伍性良好，对水基钻井液性能影响小，能有效强化水基钻井液抵抗超高钙污染的能力，达到抗钙降滤失的作用，钻井作业不必停滞，从而降低了钻井成本，保证钻井安全与速度。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
a、在常温下，将2.5-3.0重量份的碱性物质A、0.6-0.75重量份的金属氧化物类B溶于100重量份的水中，搅拌至充分溶解，获得溶液a；
b、将9-11重量份的单体C加入溶液a中，搅拌至充分溶解,获得溶液b；
c、将18-22重量份的单体D加入溶液中，搅拌至充分溶解，获得溶液c；
d、将0.9-1.0重量份的单体E加入溶液c中，搅拌至充分溶解，获得溶液d；
e、继续搅拌，并将溶液d水浴加热至70±5℃；
f、保持70±5℃，边搅拌边向溶液d中慢滴加0.08-0.1重量份的引发剂F，反应4-5小时得到初步产品。
还有步骤g、用乙醇洗涤所述初步产品，洗去多余杂质；
还有步骤h、洗去多余杂质后的初步产品经过真空烘干后，粉碎成白色粉末，即得成品。
碱性物质A为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化铁中的一种或两种。
金属氧化物类B为氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝中的一种或两种。
单体C为乙酸酐、丙酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、马来酸酐中的一种或两种。
单体D为N,N-二乙基-2-丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-羟基-3-烯丙氧基磺酸、苯乙烯磺酸中的一种或两种。
单体E为纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米氧化锌中的一种或两种。
引发剂F为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、叔丁基过氧化氢、焦亚硫酸钠中的一种或两种。
所述步骤a中，更具体的是，在25℃条件下，将2.5-3.0重量份的碱性物质A、0.6-0.75重量份的金属氧化物类B溶于100重量份的蒸馏水中，搅拌至充分溶解，获得溶液a。
各个步骤，搅拌的速度为3000r/min。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
参见本发明实施例部分的表格数据，可知，相对于现有技术，其具有如下技术效果：
1、抗高钙降滤失剂的加入，可使钻井液具备抵抗40000mg/L超高钙侵的能力，保持钻井液体系的流变性与滤失性能稳定。
2、抗高钙降滤失剂与常规处理剂配伍性良好，对钻井液的性能影响不大，且有利于降低钻井液滤失量。
3、抗高钙降滤失剂具有良好的抗温性，抗温性达150℃。
4、可以显著提高聚磺体系的抗钙抗温性能。
具体实施方式
实施例1
a、在25℃条件下，将2.8g氢氧化钠A、0.7g氧化钙类B溶于100mL蒸馏水，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解，得到溶液a；
b、将10g乙酸酐加入溶液a中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解，得到溶液b；
c、继续将20g2-羟基-3-烯丙氧基磺酸加入溶液b中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解，得到溶液c；
d、继续将1.0g纳米氧化锌加入溶液c中，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解，得到溶液d；
e、3000r/min高速搅拌的同时，将溶液d水浴加热至70±5℃；
f、保持70±5℃，边搅拌边向溶液d中缓慢滴加0.2g过硫酸铵，反应4小时得到初步产品；
g、产品的洗涤：用乙醇洗涤所得物，洗去多余杂质；
h、产品经过真空烘干后，粉碎成白色粉末，即为钻井液用抗超高钙污染降滤失剂。
实施例2
a、在25℃条件下，将2.6g氢氧化钾A、0.65g氧化镁类B溶于100mL蒸馏水，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解，得到溶液a；
b、将8g马来酸酐加入溶液a中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解，得到溶液b；
c、继续将22g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸加入溶液b中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解，得到溶液c；
d、继续将1.0g纳米氧化钛加入溶液c中，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解，得到溶液d；
e、3000r/min高速搅拌的同时，将上述溶液d水浴加热至70±5℃；
f、保持70±5℃，边搅拌边向溶液d中缓慢滴加0.1g过硫酸钾，反应4小时得到初步产品；
g、产品的洗涤：用乙醇洗涤所得物，洗去多余杂质；
h、产品经过真空烘干后，粉碎成白色粉末，即为钻井液用抗超高钙污染降滤失剂。
实施例3
a、在25℃条件下，将3.0g氢氧化钾A、0.75g氧化钙溶于100mL蒸馏水，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解。
b、将15g马来酸酐加入a中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解。
c、继续将15g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸加入b中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解。
d、继续将1.0g纳米氧化钛加入c中，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解。
e、3000r/min高速搅拌的同时，将上述均匀混合液体水浴加热至70±5℃。
f、保持50±5℃，边搅拌边向e中缓慢滴加0.15g过硫酸铵，反应4小时得到初步产品。
g、产品的洗涤：用甲醇洗涤所得物，洗去多余杂质。
h、产品经过真空烘干后，粉碎成白色粉末，即为钻井液用抗超高钙污染降滤失剂。
实施例4
a、在25℃条件下，将2.8氢氧化钠、0.7g氧化镁溶于100mL蒸馏水，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解。
b、将10g丁二酸酐加入a中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解。
c、继续将20gN,N-二乙基-2-丙烯酰胺加入b中，3000r/min高速搅拌5min，充分溶解。
d、继续将2.0g纳米氧化硅加入c中，3000r/min高速搅拌10min，充分溶解。
e、3000r/min高速搅拌的同时，将上述均匀混合液体水浴加热至70±5℃。
f、保持70±5℃，边搅拌边向e中缓慢滴加0.1g过硫酸铵和0.1g亚硫酸氢钠，反应4小时得到初步产品。
g、产品的洗涤：用甲醇洗涤所得物，洗去多余杂质。
h、产品经过真空烘干后，粉碎成白色粉末，即为钻井液用抗超高钙污染降滤失剂。
实施例性能评价方法
1、抗钙降滤失剂在淡水基浆中的应用效果评价
1.1淡水基浆的配置
1000mL水中加入4%膨润土和0.3%无水碳酸钠，高速搅拌1h，常温下养护24h。
1.2抗钙降滤失剂基浆抗温性能
测定上述淡水基浆的流变性和滤失量。然后，为评价钙抑制剂对淡水基浆抗温性的影响，取300mL淡水基浆，加入3g抗超高钙污染降滤失剂，搅拌20min，测定室温及150℃老化16h后的流变性和滤失量。
1.3抗钙降滤失剂抗钙性能
取三组4%淡水基浆若干份，第一组先均加入1%的抗钙降滤失剂，10000rpm搅拌30min后，每组基浆分别加入1%CaCl2、5%CaCl2、9%CaCl2、11.1%CaCl2、15%CaCl2、20%CaCl2，6000rpm搅拌40min，然后测量150℃老化下的流变性和滤失量，第二组和第三组分别将抗钙降滤失剂替换为1.5%两性离子降滤失剂JT-888，其他实验步骤一致，考察二种聚合物的抗钙性能差异。
2、钙抑制剂在聚磺钻井液中的抗钙应用效果评价
针对盐膏层钻井目前在钻遇大段盐膏层时，通常选用聚磺钻井液体系，同时加入大量的稀释剂胶液，保证膨润土在钙污染下的分散水化，在循环过程中还需要利用碳酸钠沉淀钙离子，保证体系的稳定，但是这些方法在低浓度的钙离子污染下有一定的效果，在大于10000ppm浓度的超高Ca2+污染下，水基钻井液会发生明显的增稠，甚至无法流动，在现场钻井中只能利用新配制的泥浆稀释，或者替换。
在原有的聚磺钻井液体系的基础上，引入抗钙降滤失剂，提高聚磺钻井液的抗超高钙污染性能。
下述表1-4为评价结果：
表4实施例2、3复配抗钙体系配方与性能
Claims (10)
1.一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
a、在常温下，将2.5-3.0重量份的碱性物质A、0.6-0.75重量份的金属氧化物类B溶于100重量份的水中，搅拌至充分溶解，获得溶液a；
b、将9-11重量份的单体C加入溶液a中，搅拌至充分溶解,获得溶液b；
c、将18-22重量份的单体D加入溶液中，搅拌至充分溶解，获得溶液c；
d、将0.9-1.0重量份的单体E加入溶液c中，搅拌至充分溶解，获得溶液d；
e、继续搅拌，并将溶液d水浴加热至70±5℃；
f、保持70±5℃，边搅拌边向溶液d中慢滴加0.08-0.1重量份的引发剂F，反应4-5小时得到初步产品。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：还有步骤g、用乙醇洗涤所述初步产品，洗去多余杂质。
3.根据权利要求2所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：还有步骤h、洗去多余杂质后的初步产品经过真空烘干后，粉碎成白色粉末，即得成品。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：碱性物质A为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化铁中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：金属氧化物类B为氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：单体C为乙酸酐、丙酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、马来酸酐中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：单体D为N,N-二乙基-2-丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-羟基-3-烯丙氧基磺酸、苯乙烯磺酸中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：单体E为纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米氧化锌中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：引发剂F为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、叔丁基过氧化氢、焦亚硫酸钠中的一种或两种。
10.根据权利要求1所述的一种钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，更具体的是，在25℃条件下，将2.5-3.0重量份的碱性物质A、0.6-0.75重量份的金属氧化物类B溶于100重量份的蒸馏水中，搅拌至充分溶解，获得溶液a。
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