CN108084444A - 一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂的制备方法 - Google Patents

一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂及其制备方法，该抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂是在带有搅拌及回流冷却器的反应釜中依次加入苯酚、甲醛，随后加入盐酸或草酸中任意一种，在加温80‑100℃搅拌反应30‑50分钟后，加入氢氧化钠或氢氧化钾中任意一种和磺酸盐加温90‑105℃反应1‑2小时，再加入纤维素类高分子聚合物加温90‑105℃反应2‑4小时后出料制得。该降滤失剂具有强效的抗高温高盐作用、抗低温高盐作用，同时制备工艺简单，现场使用方便。

Description

一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种石油钻井行业钻井液用抗温抗盐降滤失剂的制备方法，即钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂的制备方法。
背景技术
随着油气资源需求的增加和浅层油气资源的枯竭，对深部地层油气资源的勘探开发越来越受到重视，超深井钻井施工数量逐年增加。而随着地层深度的增加，地层温度也会越来越高，并且在钻井过程中，经常会遭遇含盐地层。因此，适用于深井、抗高温、抗盐、抗钙镁的降滤失剂成为了钻井液处理剂研究的一个方向。
目前，国内钻井液中常用的降滤失剂抗温性能达不到深井超深井钻探需要，尤其是没有抗温能力达到245℃的聚合物降滤失剂。因此，在目前深井超深井钻井液的维护处理中加入的处理剂种类多、加量大，这使得钻井液中抗温性能不好的各组分之间在高温高压条件下发生复杂的物理化学作用，影响钻井液体系性能及其稳定性。这是造成目前深井超深井水基钻井液滤失性、流变性难以调控的关键因素，也是深井超深井钻探中引起复杂事故的钻井液方面的主要原因。
聚合物降滤失剂分子主要通过侧链上的功能性基团与粘土颗粒作用，保证钻井液的稳定性与多级分散性，从而使钻井液在钻井过程中可以形成致密、低渗的泥饼，降低钻井液的滤失量。目前的研究表明，在200℃高温下，聚合物降滤失剂的碳元素主链比较稳定，不易发生断裂，但侧链上的一些功能性基团会在高温作用下氧化水解，从而导致钻井液降滤失剂在高温下失效。而钻井液中，无机盐的存在也会严重影响功能性基团与粘土颗粒的作用，从而导致聚合物降滤失性能的减弱。
降滤失剂作为钻井液处理剂，往往需要在高温高压高矿化度的严苛环境下，仍然能够保持较好的降滤失效果。虽然目前降滤失剂的种类很多，但同时具备抗高温，抗复合盐水的降滤失剂却不常见。
基于上述分析，一种在高温、低温钻井液环境下仍然具有优异的降滤失性能，并且抗盐至饱和，生产工艺简单，现场使用方便，无需后处理的降滤失剂是目前行业内急需的。
发明内容
鉴于上述不足，本发明提供了一种可用于高温高盐环境的钻井液用酚醛树脂类降滤失剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案，本发明各组分的用量也是经过发明人进行大量摸索总结得出的，各组分用量在下述重量范围内制备出钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂均具有很好的效果。
一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，该降滤失剂由如下重量份配比的原料制成：苯酚100份、甲醛100-200份、A类催化剂1-3份、B类催化剂10-20份、磺酸盐150-200份、纤维素类高分子聚合物30-50份。
进一步的，该降滤失剂由如下重量份配比的原料制成：苯酚100份、甲醛150份、A类催化剂2份、B类催化剂15份、磺酸盐175份、纤维素类高分子聚合物40份。
一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）混合：在带有搅拌及回流冷却器的反应釜中依次加入苯酚、甲醛；
（2）首次催化：向步骤（1）中加入催化剂A，加温反应釜至80-100℃搅拌反应30-50min；
（3）二次催化：向步骤（2）中加入催化剂B，加温反应釜至90-105℃搅拌反应1-2h；
（4）出料：向步骤（3）中加入纤维素类高分子聚合物，加温反应釜至90-105℃搅拌反应2-4h，反应结束后冷却出料；
（5）包装：将步骤（4）中的物料分别制备成水剂或粉剂进行包装。
进一步的，所述A类催化剂选自盐酸或草酸中任意一种。
进一步的，所述B类催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中任意一种。
进一步的，所述磺盐酸为焦亚硫酸钠。
进一步的，所述纤维素类高分子聚合物选自乙基羧甲基纤维素、羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素中任意一种。
本发明的原理为：将苯酚、甲醛、磺酸盐在催化剂的作用下反应形成初步的酚醛树脂，再加入纤维类高分子聚合物再进行反应，得到抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，主要表现为加入纤维类高分子聚合物再进行反应后，得到的树脂使用关键性能有所增强。实际应用中主要体现在加入纤维高分子聚合物后，基浆中的无机成分和有机成分通过交联作用，提高了粘结作用和降滤功效。
本发明的有益效果在于：
1、选择不同的纤维类高分子聚合物，加入在酚醛树脂的后期反应中，通过官能团的作用，将分子连接起来或相互镶嵌补充，起到增强性能的作用。
2、使用本工艺配方生产的抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂在高温高盐环境使用，如：180℃时，检测数据类似普通的磺化酚醛树脂（SMP-2型）；在较低温度高盐环境使用，如：120℃时，检测数据类似普通的磺化酚醛树脂（SMP-1型）。
按照标准方法测定，将本发明制备工艺制备的抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂制成相应的水剂和粉剂分别进行指标测定，测定指标见表1:
表1发明制备工艺制备的抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂制成相应的的水剂和粉剂指标
。
上述抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂水剂与粉剂均采用日前常用的磺化酚醛树脂水剂和粉剂的制备方法制得。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
按照图1的工艺流程，将100kg苯酚、150kg甲醛依次加入带有搅拌及回流冷却器的反应爷中，在2kg盐酸的作用下，加混100℃搅拌反应45分钟，然后加入15kg氢氧化钠和170kg焦亚硫酸钠加温100℃反应2小时，再加入40kg乙基羧甲基纤维素加温100℃继续反应3.5小时后出料，即可得抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，再分别制成水剂或粉剂进行包装。
实施例2
按照图1的工艺流程，将100kg苯酚、150kg甲醛依次加入带有搅拌及回流冷却器的反应釜中，在2kg草酸的作用下，加温95℃搅拌反应50分钟，然后加入15kg氢氧化钠和180kg焦亚硫酸钠加温101℃反应1.5小时，再加入25kg聚阴离子纤维素加温102℃继续反应3小时后出料，即可得抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，再分别制成水剂或粉剂进行包装。
实施例3
按照图1的工艺流程，将100kg苯酚、150kg甲醛依次加入带有搅拌及回流冷却器的反应釜中，在2kg草酸的作用下，加温100℃搅拌反应40分钟，然后加入18kg氢氧化钠和175kg焦亚硫酸钠加温105℃反应1.5小时，再加入35kg羧甲基纤维素加温105℃继续反应3小时后出料，即可得抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，再分别制成水剂或粉剂进行包装。
按照标准方法测定，将本发明制备工艺制备的偶联酚醛树脂制成相应的水剂和粉剂分别与磺甲基酚醛树脂SMP-II型水剂粉剂进行指标对比，测定指标参数对比见表2:
表2测定指标参数对比
。
通过表2可知，实施例1~3生产的降滤失水剂在动力粘度、浊点盐度、180℃下测定的表观粘度、180℃下测定的高温高压滤失量上明显高于SMP-2水剂，浊点盐度则略高于SMP-2水剂。实施例1~3的干基质量分数与SMP-2无明显差异，说明在同样的干基质量分数下，实施例1~3能获得更好的抗高温高压滤失量和抗盐效果。

Claims (7)

1.一种钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，其特征在于，该降滤失剂由如下重量份配比的原料制成：苯酚100份、甲醛100-200份、A类催化剂1-3份、B类催化剂10-20份、磺酸盐150-200份、纤维素类高分子聚合物30-50份。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，其特征在于，该降滤失剂由如下重量份配比的原料制成：苯酚100份、甲醛150份、A类催化剂2份、B类催化剂15份、磺酸盐175份、纤维素类高分子聚合物40份。
3.一种根据权利要求1或2所述的钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：（1）混合：在带有搅拌及回流冷却器的反应釜中依次加入苯酚、甲醛；（2）首次催化：向步骤（1）中加入催化剂A，加温反应釜至80-100℃搅拌反应30-50min；（3）二次催化：向步骤（2）中加入催化剂B，加温反应釜至90-105℃搅拌反应1-2h；（4）出料：向步骤（3）中加入纤维素类高分子聚合物，加温反应釜至90-105℃搅拌反应2-4h，反应结束后冷却出料；（5）包装：将步骤（4）中的物料分别制备成水剂或粉剂进行包装。
4.根据权利要求1-3任意一种所述的钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，其特征在于，所述A类催化剂选自盐酸或草酸中任意一种。
5.根据权利要求1-3任意一种所述的钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，其特征在于，所述B类催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中任意一种。
6.根据权利要求1-3任意一种所述的钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，其特征在于，所述磺盐酸为焦亚硫酸钠。
7.根据权利要求1-3任意一种所述的钻井液用抗温抗盐酚醛树脂类降滤失剂，其特征在于，所述纤维素类高分子聚合物选自乙基羧甲基纤维素、羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素中任意一种。
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