CN106675533A - 一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂及其制备方法，由淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠以质量比m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝(30～50)：(10～25)：(20～40)：(5～15)：(2～5)组成。本发明制备的钻井液用接枝淀粉降滤失剂分子量大幅增加，使得其热稳定性与抗污染能力得到较大的提高，而且所述钻井液用接枝淀粉降滤失剂可以使钻井液的流变性得到大大的提高。

Description

一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂及其制备方法，特别涉及一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂及其制备方法。

背景技术

钻井液是用量最大的油田化学品之一，而降滤失剂则是钻井液中非常重要的一种添加剂。钻井液滤失量过大时不仅会导致钻井液的流失，还会导致井壁坍塌，污染储层等严重后果。降滤失剂的加入可以明显降低钻井液的滤失量，维护稳定井壁，确保钻井能快速安全地进行。随着石油开采量的增加，很多大油田都进入深层采油时期，开采难度越来越大；并且环境保护愈来愈引起各国政府的重视。因此迫切需要研制效果好，易生物降解的新型环保的钻井液处理剂。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种可以满足钻井对降滤失剂环保要求的钻井液用接枝淀粉降滤失剂及其制备方法，制得的钻井液用接枝淀粉降滤失剂不仅具有良好的环保性能、抗污染性能，而且热稳定性好，成本低。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂，由淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠和引发剂以质量比m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝(30～50)：(10～25)：(20～40)：(5～15)：(2～5)组成。

上述钻井液用接枝淀粉降滤失剂，m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝42.5：15.5：31：8：3。

钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量之比为m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝(30～50)：(10～25)：(20～40)：(5～15)：(2～5)准备原料；

(2)将步骤(1)称量好的淀粉溶于水中，在70～75℃条件下糊化60分钟，降温至50～60℃，得糊化好的淀粉溶液；

(3)将步骤(1)称量好的丙烯酸、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠一起溶于水中，然后将水溶液加入到步骤(2)中糊化好的淀粉溶液中，搅拌10分钟，再升温至65～70℃；

(4)将步骤(1)称量好的引发剂溶于水中，缓慢滴加到步骤(3)制成的混合物中，滴加时间为5～10分钟，滴加完毕之后保温3小时。

上述钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，所述引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或两种。

上述钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，步骤(4)中：所述引发剂溶解在水中配制成引发剂溶液；在所述引发剂溶液中：所述引发剂的质量百分比浓度为4％-10％。

上述钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，在步骤(2)的淀粉溶液中：淀粉的质量百分比浓度为10％-25％。

上述钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，步骤(3)中所用丙烯酸溶液、丙烯酰胺溶液和对苯乙烯磺酸钠溶液在其溶液中的质量百分比浓度分别为5％-20％、15％-30％和2％-10％。

上述钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别称量11g淀粉、4g丙烯酸、8g丙烯酰胺、2g对苯乙烯磺酸钠和0.8g过硫酸铵；

(2)将步骤(1)中称量好的11g淀粉溶于60克去离子水中，在70～75℃条件下糊化60分钟，然后降温至50～60℃，得糊化好的淀粉溶液；

(3)将步骤(1)中称量好的4g丙烯酸、8g丙烯酰胺和2g对苯乙烯磺酸钠加入到26克去离子水中搅拌均匀并完全溶解，然后将水溶液加入到上述糊化好的淀粉溶液中，搅拌10分钟，再升温至65～70℃；

(4)将步骤(1)中称量好的0.8g过硫酸铵溶于10g去离子水中，缓慢滴加到步骤(3)中制成的混合物中，滴加时间为5～10分钟，滴加完毕之后在65～70℃保温3小时，即得成品。

本发明制备出来的钻井液用接枝淀粉降滤失剂具有以下优点：

1.本发明的制备方法利用已知的天然原料和化工原料，通过不同的合成方法、过程控制和原料配比等进行优选，得出最合理的产品合成方案；

2.该产品易于生物降解，现场应用时利于环境保护。

3.该产品在淡水钻井液、盐水钻井液或含钙盐水钻井液中均具有较强的降滤失作用，具有很强的抗温、抗盐、抗钙能力。

4.用作钻井液处理剂时，具有较强的抑制膨润土分散的能力。

5.能够很好的控制地层造浆，有效控制井下页岩水化膨胀，有利于保护油气层，增加油气井产量。

6.普通淀粉在常温下不溶于水，在高温下时淀粉会溶胀、分裂形成具有粘性的糊状溶液，这种现象称为糊化，其本质是淀粉粒中有序及无序态的淀粉分子之间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液，只有先将普通淀粉糊化之后，后续才能和其他单体相互聚合反应合成聚合物。

具体实施方式

为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例详细说明。

本实施例钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法如下：

(1)分别称量11g淀粉、4g丙烯酸、8g丙烯酰胺、2g对苯乙烯磺酸钠和0.8g过硫酸铵；

(2)将步骤(1)中称量好的11g淀粉溶于60克去离子水中，在70～75℃条件下糊化60分钟，然后降温至50～60℃，得糊化好的淀粉溶液；

(3)将步骤(1)中称量好的4g丙烯酸、8g丙烯酰胺和2g对苯乙烯磺酸钠加入到26克去离子水中搅拌均匀并完全溶解，然后将水溶液加入到上述糊化好的淀粉溶液中，搅拌10分钟，再升温至65～70℃；

(4)将步骤(1)中称量好的0.8g过硫酸铵溶于10g去离子水中，缓慢滴加到步骤(3)中制成的混合物中，滴加时间为5～10分钟，滴加完毕之后在65～70℃保温3小时，即得成品。

本实施例制备出来的钻井液用接枝淀粉降滤失剂的性能评价：

(1)钻井液用接枝淀粉降滤失剂在不同钻井液中的性能评价

其中，淡水中所用基浆为3％基浆，所述3％基浆为每100mL水中加入3克钠基膨润土充分搅拌均匀，在室温条件下经过24小时水化制成的基浆；盐水基浆所用基浆为3％基浆+4％氯化钠，所述3％基浆+4％氯化钠为每100mL水中加入3克钠基膨润土充分搅拌均匀，在室温条件下经过24小时水化，再经高速搅拌加入4克氯化钠搅拌均匀制成的基浆；钙盐基浆所用基浆为3％基浆+4％氯化钠+0.2％氯化钙，所述3％基浆+4％氯化钠+0.2％氯化钙为每100mL水中加入3克钠基膨润土充分搅拌均匀，在室温条件下经过24小时水化，再经高速搅拌加入4克氯化钠和0.2克氯化钙搅拌均匀制成的基浆；所述钻井液用接枝淀粉降滤失剂的加量0.5％是以质量体积百分数计，即每100mL基浆中加入0.5克钻井液用接枝淀粉降滤失剂，本发明中的其它加量意思相同。

按所述实验配方配制钻井液用接枝淀粉降滤失剂的钻井液，将所述钻井液分别在室温条件下，按GB/T16783规定的测定方法测试其流变和失水性能，然后回收至老化罐中，再分别在160℃条件下热滚16h(简化为160/16h)，待钻井液冷却至室温后再分别回收至洁净的泥浆杯中，高速搅拌5min，按GB/T16783规定的测定方法测试热滚后的流变和失水性能，具体数据见表1、表2和表3。

表1：淡水钻井液中的性能

表2：盐水钻井液中的性能

表3：钙盐钻井液中的性能

从表1、表2和表3中的数据表明：添加有钻井液用接枝淀粉降滤失剂的钻井液在160℃条件下依然具有良好的降滤失效果，并且对钻井液的流变性能没有较大影响，这表明本发明所述钻井液用接枝淀粉降滤失剂具有良好的抗温性能，而且抗盐、抗钙性能优良。

(2)本发明所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂在钻井液体系中的应用：

在钻井液体系应用实验中，实验配方如下：配方中XC是黄原胶的代号、CaCO₃是超细碳酸钙的代号、CMS是羧甲基纤维素的代号、HCO是北京奥凯立科技发展股份有限公司生产的润滑抑制剂的代号【市场上可以购买到】、BST-Ⅱ是北京奥凯立科技发展股份有限公司生产的无渗透钻井液处理剂的代号【市场上可以购买到】。

样品1：3％基浆+0.3％XC+0.4％CMS+5％HCO+2％CaCO₃+2％BST-Ⅱ

3％基浆是指每100毫升水中加入3克钠基膨润土，

0.3％XC是指每100毫升基浆中加入0.3克XC，

0.4％CMS是指每100毫升基浆中加入0.4克CMS，

5％HCO是指每100毫升基浆中加入5克HCO，

2％CaCO₃是指每100毫升基浆中加入2克CaCO₃，

2％BST-Ⅱ是指每100毫升基浆中加入2克BST-Ⅱ。

样品2：3％基浆+0.3％XC+0.4％CMS+5％HCO+2％CaCO₃+2％BST-Ⅱ+1％钻井液用接枝淀粉降滤失剂；1％钻井液用接枝淀粉降滤失剂是指每100毫升基浆中加入1克钻井液用接枝淀粉降滤失剂，其余含义与样品1中相同。

样品3：3％基浆+0.3％XC+0.4％CMS+5％HCO+2％CaCO₃+2％BST-Ⅱ+2％钻井液用接枝淀粉降滤失剂；2％钻井液用接枝淀粉降滤失剂是指每100毫升基浆中加入2克钻井液用接枝淀粉降滤失剂，其余含义与样品1中相同。

样品4：3％基浆+0.3％XC+0.4％CMS+5％HCO+2％CaCO₃+2％BST-Ⅱ+3.0％钻井液用接枝淀粉降滤失剂；3.0％钻井液用接枝淀粉降滤失剂是指每100毫升基浆中加入3.0克钻井液用接枝淀粉降滤失剂，其余含义与样品1中相同。

按所述实验配方配制4份样品，将4份所述样品分别在室温条件下，按GB/T16783规定的测定方法测试其流变和失水性能，然后回收至老化罐中，在120℃条件下热滚16h(简化为120/16h)，然后待钻井液冷却至室温后再分别回收至洁净的泥浆杯中，高速搅拌5min，按GB/T16783规定的测定方法测试热滚后的4份所述样品的流变和失水性能，具体数据见表4。

表4

表4中记载的实验数据表明：由样品2、样品3及样品4老化实验前后的API滤失量可以看出，在钻井液体系配方中，本发明所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂添加量为1％时就已经有了很好的降滤失效果，具体添加量可以根据实际情况进行酌情增减。

表1～4中记载的数据表明：本发明所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂具有较高的抗温性能，而且在150～180℃仍具有良好的抗温效果，而且本发明所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂具有较强的抗钙、镁等二价离子的能力，在2.5％浓度的氯化钙溶液或1.7％氯化镁+0.5％的氯化钙(仿海水)等基浆中仍然具有较好的降滤失效果。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂，其特征在于，由淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠和引发剂以质量比m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝(30～50)：(10～25)：(20～40)：(5～15)：(2～5)组成。

2.根据权利要求1所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂，其特征在于，m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝42.5：15.5：31：8：3。

3.钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按照质量之比为m(淀粉)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(对苯乙烯磺酸钠)：m(引发剂)＝(30～50)：(10～25)：(20～40)：(5～15)：(2～5)准备原料；

(2)将步骤(1)称量好的淀粉溶于水中，在70～75℃条件下糊化60分钟，降温至50～60℃，得糊化好的淀粉溶液；

(3)将步骤(1)称量好的丙烯酸、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠一起溶于水中，然后将水溶液加入到步骤(2)中糊化好的淀粉溶液中，搅拌10分钟，再升温至65～70℃；

(4)将步骤(1)称量好的引发剂溶于水中，缓慢滴加到步骤(3)制成的混合物中，滴加时间为5～10分钟，滴加完毕之后保温3小时。

4.根据权利要求3所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或两种。

5.根据权利要求3所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：所述引发剂溶解在水中配制成引发剂溶液；在所述引发剂溶液中：所述引发剂的质量百分比浓度为4％-10％。

6.根据权利要求3所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)的淀粉溶液中：淀粉的质量百分比浓度为10％-25％。

7.根据权利要求3所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所用丙烯酸溶液、丙烯酰胺溶液和对苯乙烯磺酸钠溶液在其溶液中的质量百分比浓度分别为5％-20％、15％-30％和2％-10％。

8.根据权利要求3～7任一所述的钻井液用接枝淀粉降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)分别称量11g淀粉、4g丙烯酸、8g丙烯酰胺、2g对苯乙烯磺酸钠和0.8g过硫酸铵；

(2)将步骤(1)中称量好的11g淀粉溶于60克去离子水中，在70～75℃条件下糊化60分钟，然后降温至50～60℃，得糊化好的淀粉溶液；

(3)将步骤(1)中称量好的4g丙烯酸、8g丙烯酰胺和2g对苯乙烯磺酸钠加入到26克去离子水中搅拌均匀并完全溶解，然后将水溶液加入到上述糊化好的淀粉溶液中，搅拌10分钟，再升温至65～70℃；

(4)将步骤(1)中称量好的0.8g过硫酸铵溶于10g去离子水中，缓慢滴加到步骤(3)中制成的混合物中，滴加时间为5～10分钟，滴加完毕之后在65～70℃保温3小时，即得成品。