CN107325229A - 一种抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法 - Google Patents

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程艳
魏强
权宝华
梁晓雷
王涛
周文远
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Abstract

本发明涉及一种抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法；在15～40℃条件下，在反应容器中加入水、丙烯酸，开启搅拌，加入丙烯酰胺、氯乙酸钠充分搅拌溶解，采用氢氧化物和碳酸盐共同调节pH5～7，加入淀粉搅拌均匀，加入氧化剂与还原剂引发聚合，反应得到聚合物，冷却后进行粉碎得到一定细度的抗温抗盐有机降滤失剂；本发明方法制备的有机降滤失剂可以溶解于淡水、海水、地层水中，具有良好的抗温能力，抗盐性能，且适用温度范围较宽；解决环境要求较高的地区的钻井、修井过程中使用的降滤失剂需求，对泥浆的粘度影响较小；制备方法简单，便于生产；广泛应用于石油钻井、修井；增强油气层保护效果，减少油气层污染。

Description

一种抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钻井液、修井液用抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法，属于钻完井液技术领域。
背景技术
在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液中的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水。随着水分进入地层，钻井液中粘土颗粒便附着在井壁上形成“滤饼”，形成一个滤饼井壁。由于滤饼井壁比原来的井壁致密得多，所以它一方面阻止了钻井液的进一步失水，一方面起到了保护井壁的作用。但是在滤饼井壁形成的过程中，滤失的水分过多，滤饼过厚，细粘土颗粒随水分进入地层等都会影响正常钻井，并对地层造成伤害。
在环境要求较高地区(例如：缺少淡水、地层水含盐量高、地层温度相对较高、废泥浆处理困难、环境监控较严格等)进行钻井、修井，所需要的材料具有特殊的要求：环保、抗温、抗盐等，目前常用的钻井用环保降滤失剂中有多种，例如：改性纤维素类(羟甲基纤维素钠盐、聚阴离子纤维素)、改性淀粉类(预凝胶淀粉、羧甲基淀粉、羟乙基淀粉等)通用性好，降滤失效果好，耐盐强，但耐温低在120℃以内，且部分降滤失剂抗高价离子能力较差。因此提出抗温抗盐有机降滤失剂，具有环保、抗温能力强，对配液水质要求低等特点，满足对环境要求较高的地区钻井及修井作业需求的降滤失剂是目前研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于：解决环境要求较高的地区的钻井、修井过程中使用的降滤失剂需求，此降滤失剂具有环保、抗温、抗盐能力强，对配液水质要求低等特点，满足对环境要求较高的地区钻井及修井作业需求，增强油气层保护效果，减少油气层污染。
本发明的技术方案如下：
一种抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法；在15～40℃条件下，在反应容器中加入水、丙烯酸，开启搅拌，加入丙烯酰胺、氯乙酸钠充分搅拌溶解，采用氢氧化物和碳酸盐共同调节pH5～7，加入淀粉搅拌均匀，加入氧化剂与还原剂引发聚合，反应得到聚合物，冷却后进行粉碎得到一定细度的抗温抗盐有机降滤失剂；
各组份及百分含量为：
以上物料为反应物质，其比例总和为100％；
水的加入量为反应物质总质量的8％～12％，氧化剂为反应物质总质量0.15％～0.2％，还原剂为反应物质总质量0.15％～0.2％。
所述的氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或两种混合物。
所述的碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种混合物。
所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的一种或多种按任意比例的混合物。
所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种按任意比例的混合物。
所述的还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵中的一种或两种按任意比例的混合物。
所述粉碎物料≤20目。
本发明的抗高温有机有机降滤失剂及制备方法具有以下优点：
1)采用丙烯酸、丙烯酰胺、氯乙酸钠、淀粉等多种有机材料进行聚合而成，无毒、无味；
2)此抗温抗盐降滤失剂可以溶解于淡水、海水、地层水中，抗盐性能；
3)此抗温抗盐降滤失剂具有良好的抗温能力，且适用温度范围较宽；
4)此抗温抗盐降滤失剂对泥浆的粘度影响较小；
5)此抗温抗盐降滤失剂采用爆聚方生产工艺法进行聚合，工艺简单，便于生产；
6)此抗温抗盐降滤失剂相对改性淀粉、改性纤维素等环保降滤失剂抗温能力强。
此抗温抗盐降滤失剂配制的泥浆流体具有良好的降失水性、抑制性、较高的耐温性，可广泛应用于石油钻井、修井，特别是盐水井和海洋石油钻、修井。
具体实施方式
下面的实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替代或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
为了更好地理解本发明，以下结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
每个实例反应物质比例的总和为100％，其质量为100g：
氧化剂(以过硫酸铵为例)0.15％～0.2％，在反应中配制成10％水溶液加入；
还原剂(以亚硫酸氢钠为例)0.15％～0.2％，在反应中配制成10％水溶液加入；
水8％～12％，其分成两部分计算加入：其一在反应物质加入前加入，其二配制氧化剂与还原剂使用。
表1实施例方案数据表
备注：在实施例过程中为使氧化剂与还原剂均匀加入，分别与水按照质量比配制成10％的水溶液(m氧化剂:m水＝10：90，m还原剂:m水＝10：90)；水分成两部分计算加入①在反应物质加入前加入，②其二配制氧化剂与还原剂使用。
实施例1：在27.5℃条件下加入8.4g水，20g丙烯酸、28g丙烯酰胺开启搅拌，加入12g氯乙酸钠，充分溶解后加入5g氢氧化钠和5g碳酸钠进行中和，调整pH值至6，加入30g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠2.0mL与10％浓度的过硫酸铵2.0mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例2：在35℃条件下加入6.85g水，25g丙烯酸、27g丙烯酰胺开启搅拌，加入10g氯乙酸钠，充分溶解后加入6.5g氢氧化钠和6.5g碳酸钠进行中和，调整pH值至6.5，加入25g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠1.75mL与10％浓度的过硫酸铵1.75mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例3：在30℃条件下加入5.12g水，30g丙烯酸、26g丙烯酰胺开启搅拌，加入8g氯乙酸钠，充分溶解后加入8g氢氧化钠和8g碳酸钠进行中和，调整pH值至7，加入20g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠1.6mL与10％浓度的过硫酸铵1.6mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例4：在30℃条件下加入7.12g水，20g丙烯酸、35g丙烯酰胺开启搅拌，加入10g氯乙酸钠，充分溶解后加入5g氢氧化钠和5g碳酸钠进行中和，调整pH值至6，加入25g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠1.6mL与10％浓度的过硫酸铵1.6mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例5：在25℃条件下加入6.94g水，23g丙烯酸、30g丙烯酰胺开启搅拌，加入10g氯乙酸钠，充分溶解后加入6g氢氧化钠和6g碳酸钠进行中和，调整pH值至6.5，加入25g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠1.7mL与10％浓度的过硫酸铵1.7mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例6：在20℃条件下加入5.12g水，30g丙烯酸、25g丙烯酰胺开启搅拌，加入8g氯乙酸钠，充分溶解后加入8g氢氧化钠和8g碳酸钠进行中和，调整pH值至7，加入21g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠1.6mL与10％浓度的过硫酸铵1.6mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例7：在40℃条件下加入8.4g水，21g丙烯酸、25g丙烯酰胺开启搅拌，加入12g氯乙酸钠，充分溶解后加入6g氢氧化钠和6g碳酸钠进行中和，调整pH值至5，加入30g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠2mL与10％浓度的过硫酸铵2mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
实施例8：在15℃条件下加入5.3g水，28g丙烯酸、30g丙烯酰胺开启搅拌，加入8g氯乙酸钠，充分溶解后加入7g氢氧化钠和7g碳酸钠进行中和，调整pH值至6(大约30～60min)，加入20g淀粉，混合均匀后加入10％浓度的亚硫酸氢钠1.5mL与10％浓度的过硫酸铵1.5mL，搅拌均匀，进行爆聚反应得到聚合物，将聚合物进行粉碎(细度≤20目)得到抗温抗盐有机降滤失剂。
性能评价
为了证明本发明的有益效果，发明人对实施例1～8制备的抗温抗盐有机降滤失剂进行了大量的实验室研究试验，具体试验情况如下：
试验方法：
①基浆配制
在400mL海水中加入0.1％氢氧化钠和0.2％碳酸钠，高速搅拌5min，加入24g钻井液试验用钠膨润土，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的粘土养护24h待用。
②热滚试验
取①配制的基浆四份，将其中一份放入恒温箱,在25℃±3℃下养护24h后作为试验对比基浆；向另三份基浆中各加入1～1.5％试样，在高速搅拌20min后，倒入老化罐，在80℃、120℃、150℃温度条件下滚动16h。取出冷却至室温。将测试浆高速搅拌5min，按GB/T16783.1标准规定测定表观粘度AV与API中压滤失量FL。
③检验结果
表2实施例评价结果数据表
实施例1～8测试结果表明：
①实验浆采用处理海水进行配制，且降滤失效果较好，表明此降滤失剂具有良好的抗盐性能；
②通过不同温度下的表观粘度值与基浆粘度对比，表明此种降滤失剂对钻井液粘度影响较小；
③通过不同温度老化后的中压失水与基浆中压失水对比，表明此种降滤失剂具有良好的降滤失效果；
④此降滤失剂可以在80℃～150℃老化后16h后中压失水＜8.0mL，表明此种降滤失剂具有良好的抗温性能，且适应范围较宽。
本发明公开和提出的一种抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (7)

1.一种抗温抗盐有机降滤失剂的制备方法；其特征是：在15～40℃条件下，在反应容器中加入水、丙烯酸，开启搅拌，加入丙烯酰胺、氯乙酸钠充分搅拌溶解，采用氢氧化物和碳酸盐共同调节pH5～7，加入淀粉搅拌均匀，加入氧化剂与还原剂引发聚合，反应得到聚合物，冷却后进行粉碎得到一定细度的抗温抗盐有机降滤失剂；
各组份含量为：
以上物料为反应物质，其比例总和为100％；
水的加入量为反应物质总质量的8％～12％，氧化剂为反应物质总质量0.15％～0.2％，还原剂为反应物质总质量0.15％～0.2％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或两种混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种混合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的一种或多种按任意比例的混合物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种按任意比例的混合物。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵中的一种或两种按任意比例的混合物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是所述粉碎物料≤20目。
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