CN106336858A - 钻井液用抗高温降滤失剂及其生产工艺和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗高温降滤失剂及其生产工艺和应用，属于钻井技术领域。该降滤失剂由以下原料聚合得到，所述原料包括以下重量份组分：褐煤50份、NaOH 10份、蒸馏水300份、磺化剂10份、苯酚5份、木质素10份、水解聚丙烯腈10份、N‑乙烯基‑2‑吡咯烷酮5份、催化剂1份。该产品抗高价离子污染能力强，抗钙、镁可达20000ppm，可用于淡水、盐水、饱和盐水和海水钻井液。

Description

钻井液用抗高温降滤失剂及其生产工艺和应用
技术领域
本发明属于钻井技术领域，具体涉及钻井液用抗高温降滤失剂及其生产工艺和应用。
背景技术
钻井液用抗高温降滤失剂是一种耐温抗盐的钻井液处理剂。本处理剂通过对褐煤磺化、树脂化等改性处理，配合水解聚丙烯腈和木质素，同时引入N-乙烯基-2-吡咯烷酮而制成的高分子接枝聚合物。本产品成粉末状，可直接使用，在钻井液中具有快速溶解、分散性好等特点。
由于引入多种耐温、抗盐基团，从而提高了聚合物分子的刚性，提高其耐温、抗盐、及抗剪切性。本产品克服了常规聚合物的抗剪切性差、抗盐差、对高价金属离子敏感和热稳定性差等缺点，是一种全新的降滤失剂，可用于深井、超深井中和高矿化度盐水中，也可用于低固相、无固相钻井液的增粘提切降滤失剂。抗高价离子污染能力强，抗钙、镁可达20000ppm，可用于淡水、盐水、饱和盐水和海水钻井液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井液用抗高温降滤失剂，该降滤失剂由以下原料聚合得到，所述原料包括以下重量份组分：褐煤50份、NaOH 10份、蒸馏水300份、磺化剂10份、苯酚5份、木质素10份、水解聚丙烯腈10份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份、催化剂1份。
其中，上述钻井液用抗高温降滤失剂中，所述褐煤中游离腐殖酸含量大于50％。
其中，上述钻井液用抗高温降滤失剂中，所述磺化剂为氯磺酸。
其中，上述钻井液用抗高温降滤失剂中，所述催化剂为双氧水。
进一步的，本发明还提供了上述钻井液用抗高温降滤失剂的生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：
(1)褐煤预处理：
在常温条件下，将褐煤50份加入至3wt％的NaOH溶液中，搅拌1小时，去除不溶残渣，用盐酸将所得溶液中和至pH＝5，使腐殖酸沉淀，经分离、水洗烘干得腐殖酸；
(2)褐煤改性处理：
将NaOH 10份溶于蒸馏水300份中，然后加入步骤(1)得到的腐殖酸，10分钟后加入磺化剂10份，再加入苯酚5份，在130℃下反应，得褐煤改性产物；
(3)接枝聚合：
将木质素10份、水解聚丙烯腈10份和N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份，依次缓慢加入反应釜，搅拌30分钟后，加入催化剂2份，于130℃下进行接枝聚合2h，经喷雾干燥得粉状产品。
进一步的，本发明还提供上述钻井液用抗高温降滤失剂在淡水、盐水、饱和盐水和海水钻井液中的应用。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的降滤失剂产品具有良好的抗温性能，单剂抗温200℃以上；产品为粉末状，且原料易得，大大降低了生产成本，同时减少了对环境的污染；该产品还具有良好的水溶性，快速溶解，可直接加入泥浆中，能够改善泥浆的流变性，减少井下事故发生；具有良好的抗盐至饱和，抗钙、镁可达20000ppm；该产品还具有良好的配伍性，适用于淡浆、盐水浆和海水钻井液，应用更加广泛。
附图说明
图1为本发明钻井液用抗高温降滤失剂的生产工艺流程图。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井液用抗高温降滤失剂，该降滤失剂由以下原料聚合得到，所述原料包括以下重量份组分：褐煤50份、NaOH 10份、蒸馏水300份、磺化剂10份、苯酚5份、木质素10份、水解聚丙烯腈10份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份、催化剂1份。
其中，上述钻井液用抗高温降滤失剂中，所述褐煤中游离腐殖酸含量大于50％。
其中，上述钻井液用抗高温降滤失剂中，所述磺化剂为本领域常用磺化剂，优选为氯磺酸。
其中，上述钻井液用抗高温降滤失剂中，所述催化剂为本领域常用催化剂，优选为双氧水。
进一步的，本发明还提供了上述钻井液用抗高温降滤失剂的生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：
(1)褐煤预处理：
在常温条件下，将褐煤50份加入至3wt％的NaOH溶液中，搅拌1小时，去除不溶残渣，用盐酸将所得溶液中和至pH＝5，使腐殖酸沉淀，经分离、水洗烘干得腐殖酸；
(2)褐煤改性处理：
将NaOH 10份溶于蒸馏水300份中，然后加入步骤(1)得到的腐殖酸，10分钟后加入氯磺酸10份，再加入苯酚5份，在130℃下反应，得褐煤改性产物；
(3)接枝聚合：
将木质素10份、水解聚丙烯腈10份和N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份，依次缓慢加入反应釜，搅拌30分钟后，加入双氧水2份，于130℃下进行接枝聚合2h，经喷雾干燥得粉状产品。
上述抗高温降滤失剂由发明人独立完成，通过对褐煤磺化、树脂化等改性处理，配合水解聚丙烯腈和木质素，同时引入N-乙烯基-2-吡咯烷酮，使产物分子中含有一定数量邻位双酚羟基、酚羟基、醇羟基、磺甲基等官能团，和部分水解聚丙烯腈共聚合物具有天然高分子和合成高分子的协合功能，分子增大并增加了对粘土的吸附能力。使粘土悬浮体中负电荷增强，粘土颗粒的电动电位负值增加，水化膜增厚，也就相应的增加了助剂的抗盐和耐高温能力。同时磺化褐煤中腐植酸还能与粘土颗粒形成网状结构，使粘土颗粒稳定分散，堵塞泥饼空隙，使泥饼致密，薄而坚韧，渗透率变小，过滤阻力增大，因而失水量降低。
进一步的，本发明还提供上述钻井液用抗高温降滤失剂在淡水、盐水、饱和盐水和海水钻井液中的应用。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
实施例
本发明钻井液用抗高温降滤失剂按照以下生产工艺制备得到：
(1)褐煤预处理：
在常温条件下，将褐煤50份加入至3wt％的NaOH溶液中，搅拌1小时，去除不溶残渣，用盐酸将所得溶液中和至pH＝5，使腐殖酸沉淀，经分离、水洗烘干得腐殖酸；
(2)褐煤改性处理：
将NaOH 10份溶于蒸馏水300份中，然后加入步骤(1)中得到的腐殖酸，10分钟后加入氯磺酸10份，再加入苯酚5份，在130℃下反应，得褐煤改性产物；
(3)接枝聚合：
将木质素10份、水解聚丙烯腈10份和N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份，依次加入反应釜，搅拌30分钟后，加入双氧水2份，于130℃下进行接枝聚合2h，经喷雾干燥得粉状产品。
制得的产品经本领域常规检测方法检测，并将其分别应用于海水钻井液、淡水钻井液中，180℃老化16h，其性能数据如表1所示。从表1可见，产品颗粒粒度细，有效物含量高，产品应用于海水钻井液中，API滤失量仅为10.1mL，HTHP滤失量仅为26mL；应用于淡水钻井液中，API滤失量仅为8.5mL，HTHP滤失量仅为22mL。
表1.

Claims (6)

1.钻井液用抗高温降滤失剂，其特征在于，该降滤失剂由以下原料聚合得到，所述原料包括以下重量份组分：褐煤50份、NaOH 10份、蒸馏水300份、磺化剂10份、苯酚5份、木质素10份、水解聚丙烯腈10份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份、催化剂1份。
2.根据权利要求1所述钻井液用抗高温降滤失剂，其特征在于，所述褐煤中游离腐殖酸含量大于50％。
3.根据权利要求1所述钻井液用抗高温降滤失剂，其特征在于，所述磺化剂为氯磺酸。
4.根据权利要求1所述钻井液用抗高温降滤失剂，其特征在于，所述催化剂为双氧水。
5.权利要求1～4任一项所述钻井液用抗高温降滤失剂的生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括以下步骤：
(1)褐煤预处理：
在常温条件下，将褐煤50份加入至3wt％的NaOH溶液中，搅拌1小时，去除不溶残渣，用盐酸将所得溶液中和至pH＝5，使腐殖酸沉淀，经分离、水洗烘干得腐殖酸；
(2)褐煤改性处理：
将NaOH 10份溶于蒸馏水300份中，然后加入步骤(1)得到的腐殖酸，10分钟后加入磺化剂10份，再加入苯酚5份，在130℃下反应，得褐煤改性产物；
(3)接枝聚合：
将木质素10份、水解聚丙烯腈10份和N-乙烯基-2-吡咯烷酮5份，依次加入反应釜，搅拌30分钟后，加入催化剂2份，于130℃下进行接枝聚合2h，经喷雾干燥得粉状产品。
6.权利要求1～4任一项所述钻井液用抗高温降滤失剂在淡水、盐水、饱和盐水和海水钻井液中的应用。
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