CN106543367A - 钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钻井液添加剂领域，具体公开了钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂由以下组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：蒸馏水180～220份、淀粉15～20份、魔芋粉20～25份、氢氧化钠2～5份、丙烯磺酸钠25～30份、DMDAAC10～15份、N,N‑亚甲基双丙烯酸胺0.3～0.8份、N‑乙烯吡咯烷酮3～10份、引发剂0.5～1.5份。具有良好的热稳定性能，可抗温至180℃；具有良好的抗盐、抗钙镁能力；使用时对钻井液流变性无影响，并且良好的配伍性，适用于淡浆、盐水浆钻井液。

Description

钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂及其制备方法
技术领域
本发明属于钻井液添加剂领域，具体涉及一种钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂及其制备方法。
背景技术
油田钻井液用泥浆主要成分是般土和水，及各种辅助化学品添加剂。在连续钻井过程中，水深入地层的现象称为失水，单位时间失水量过大，会带来一系列不良后果：井壁坍塌、井壁缩小及钻井液稠化等问题，从而导致卡钻等恶性事故的发生。为了减少钻井过程中水量向地层滤失，保证井身安全和钻井工程的顺利进行，需加入降滤失剂。
常用的钻井用降滤失剂有：
羧甲基纤维素钠盐和聚阴离子纤维素类，通用性好，降滤失效果好，耐盐强；但耐温低，只有150℃。
改性淀粉类：主要有预凝胶淀粉、羧甲基淀粉、羟乙基淀粉，通用性好，降滤失效果好，耐盐强；但耐温低，只有120℃～140℃。
腐植酸盐类：腐植酸钠、腐植酸钾、腐植酸铬铁、硝系腐植酸盐等，通用性好，抗温性较好。但降滤失效果一般，使用量大，成本高。
针对目前钻井用降滤失剂存在的问题，本发明在经过大量的试验研究，研制出一种抗温抗盐性好、配伍性好、无污染，在自然环境中自行分解的钻井用降滤失剂。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂，该降滤失剂由以下组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：蒸馏水180～220份、淀粉15～20份、魔芋粉20～25份、氢氧化钠2～5份、丙烯磺酸钠25～30份、DMDAAC 10～15份、N,N-亚甲基双丙烯酸胺0.3～0.8份、N-乙烯吡咯烷酮3～10份、引发剂0.5～1.5份。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂中，所述魔芋粉的粘度为中粘。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂中，所述DMDAAC为含量60％的水溶液。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂中，所述引发剂为过硫酸钾或亚硫酸氢钠。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法，该方法具体如下：
以重量份计，在搅拌条件下加入180～220份蒸馏水，然后加入2～5份氢氧化钠，搅拌5～10min后，依次缓慢加入15～20份淀粉、20～25份魔芋粉，40～50℃反应0.8～1.2h，然后依次加入25～30份丙烯磺酸钠、3～10份N-乙烯吡咯烷酮、10～15份DMDAAC，搅拌条件下通氮气20～30min，再加入0.3～0.8份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.5～1.5份引发剂，于40～50℃接枝聚合3.5～4.5h；反应完成后冷却造粒、烘干，得到颗粒物，将颗粒物粉碎即得到终产品。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法中，所述搅拌的转速为55～60r/min。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法中，所述氮气的纯度≥99.9％，流量为3.8～4.2m3/h。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法中，所述终产品的粒径20目筛通过率≥90％。
本发明的有益效果是：1、本发明产品为水溶性高分子材料聚合而成的复合型产品，呈粉末状，原料来源广泛，大大降低了成本；具有良好的分散性，能快速溶解，使用过程中可直接加入泥浆中；具有良好的热稳定性能，可抗温至180℃；具有良好的抗盐、抗钙镁能力；使用时对钻井液流变性无影响，并且良好的配伍性，适用于淡浆、盐水浆钻井液，应用更加广泛；该产品可生物降解，无毒，不污染环境。2、本发明产品在聚合过程中无需水解，所以没有水解后的氨气排放，不污染环境；且使用普通聚合物生产设备就可生产，适用性好。
具体实施方式
本发明提供了一种钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂，该降滤失剂由以下组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：蒸馏水180～220份、淀粉15～20份、中粘性魔芋粉20～25份、氢氧化钠2～5份、丙烯磺酸钠25～30份、含量60％DMDAAC水溶液10～15份、N,N-亚甲基双丙烯酸胺0.3～0.8份、N-乙烯吡咯烷酮3～10份、引发剂0.5～1.5份。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂中，所述引发剂为过硫酸钾或亚硫酸氢钠。
进一步的，本发明还提供了上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法，该方法具体如下：
以重量份计，在搅拌条件下加入180～220份蒸馏水，然后加入2～5份氢氧化钠，搅拌5～10min后，依次缓慢加入15～20份淀粉、20～25份魔芋粉，40～50℃反应0.8～1.2h，然后依次加入25～30份丙烯磺酸钠、3～10份N-乙烯吡咯烷酮、10～15份DMDAAC，搅拌条件下通氮气20～30min，再加入0.3～0.8份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.5～1.5份引发剂，于40～50℃接枝聚合3.5～4.5h；反应完成后冷却造粒、烘干，得到颗粒物，将颗粒物粉碎即得到终产品。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法中，所述搅拌的转速为55～60r/min。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法中，所述氮气的纯度≥99.9％，流量为3.8～4.2m3/h。
其中，上述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法中，所述终产品的粒径20目筛通过率≥90％。
本发明产品是一种耐温抗盐的合成聚合物，通过魔芋粉、淀粉、氢氧化钠、丙烯磺酸钠、N-乙烯吡咯烷酮、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺、DMDAAC等多种单体水溶液接枝聚合而成。本产品成粉末状，可直接使用，快速溶解，在钻井液中有着良好的分散性。由于引入多种耐温、抗盐基团，从而提高了共聚物分子的刚性，提高其耐温、抗盐能力。不仅能有效降低钻井液滤失量、改善泥饼质量、抗温、抗盐钙污染能力强。由于阳离子单体引入，所以还具有的抑制页岩水化分散的能力。并且在钻井液中不影响流变性，与各种处理剂配伍性良好。本产品无毒，对环境无污染。适用于各种淡水、盐水、海水钻井液体系。
下面结合实施例对本发明作进一步解释和说明，但并不因此限制本发明的保护范围。
实施例1
钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂由下述方法制备得到：
以重量份计，在搅拌条件(转速为55r/min)下加入200份蒸馏水，然后加入4份氢氧化钠，搅拌10min后，依次缓慢加入18份淀粉、23份中粘性魔芋粉，45℃反应1h，然后依次加入28份丙烯磺酸钠、8份N-乙烯吡咯烷酮、12份含量60％的DMDAAC水溶液，搅拌条件下通氮气(氮气纯度≥99.9％，流量为4.0m3/h)30min，再加入0.5份交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺、1份引发剂亚硫酸氢钠，于45℃接枝聚合4h；反应完成后冷却造粒、烘干，得到颗粒物，将颗粒物粉碎至20目筛通过率≥90％，即得到终产品。
实施例2实施例1产品性能测试
1、采用本领域常规方法，取等量实施例1产品分别加入淡水浆、4wt％盐水浆和海水浆中，检测其常温滤失量和高温滤失量，检测结果见表1。
表1.
2、在海水浆中分别加入等量常规型降滤失剂与实施例1降滤失剂进行对比试验，测试结果见表2。
表2.
从表1数据可以看出，实施例1产品在淡水、盐水和海水浆中均有良好的滤失效果，且高温老化前后，滤失量变化不大。从表2数据可以看出，常规型降滤失剂在老化后滤失效果明显变差，而实施例1产品在高温老化前后，滤失量变化不大。所以本专利产品具有优良的抗温性能，抗盐钙镁离子性能，性能优于市场常规性降滤失剂产品。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂，其特征在于，该降滤失剂由以下组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：蒸馏水180～220份、淀粉15～20份、魔芋粉20～25份、氢氧化钠2～5份、丙烯磺酸钠25～30份、DMDAAC 10～15份、N,N-亚甲基双丙烯酸胺0.3～0.8份、N-乙烯吡咯烷酮3～10份、引发剂0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂，其特征在于，所述魔芋粉的粘度为中粘。
3.根据权利要求1所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂，其特征在于，所述DMDAAC为含量60％的水溶液。
4.根据权利要求1所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾或亚硫酸氢钠。
5.权利要求1～4所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，该方法具体如下：
以重量份计，在搅拌条件下加入180～220份蒸馏水，然后加入2～5份氢氧化钠，搅拌5～10min后，依次缓慢加入15～20份淀粉、20～25份魔芋粉，40～50℃反应0.8～1.2h，然后依次加入25～30份丙烯磺酸钠、3～10份N-乙烯吡咯烷酮、10～15份DMDAAC，搅拌条件下通氮气20～30min，再加入0.3～0.8份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.5～1.5份引发剂，于40～50℃接枝聚合3.5～4.5h；反应完成后冷却造粒、烘干，得到颗粒物，将颗粒物粉碎即得到终产品。
6.根据权利要求5所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为55～60r/min。
7.根据权利要求5所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述氮气的纯度≥99.9％，流量为3.8～4.2m3/h。
8.根据权利要求5所述钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述终产品的粒径20目筛通过率≥90％。
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