CN108130059B - 钻井液用降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在保证抗高温能力的同时能够实现抗盐至饱合，抗钙5％以上，并且抗污染能力强，制造成本低的钻井液用降滤失剂及其制备方法。该钻井液用降滤失剂，各个组分以重量百分比计，由AMPS 20％～40％，N‑异丙基丙烯酰胺20％～40％，丙烯酰胺10％～20％，吡咯烷酮10％～20％，对苯乙烯磺酸钠8％～11％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％组成。其制备方法包括步骤：将AMPS、N‑异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到45℃～55℃，反应5～7h，烘干粉碎。采用该钻井液用降滤失剂，抗盐能力和抗高温能力较高，同时抗钙5％以上，抗污染能力较强；同时该制备方法简单，便于生产制造，生产成本低。

Description

钻井液用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，尤其是一种改性树脂的钻井液用降滤失剂及其制备方法。
背景技术
众所周知的：钻井液降滤失剂(Filtrate reducer for drilling fluid；fluidloss reducers)又称降失水剂，是用来减少钻井液的液相滤失量或液相向地层渗漏的损失量的外加剂。按化学成分分类，降滤失剂可分为矿物类，天然有机物及其改性物类(如褐煤碱液、预胶化或改性淀粉)、合成有机物类(如竣甲基纤维素及聚丙烯酸盐类)等。
现有的钻井液降滤失剂在以下问题：①抗温能力差，特别是200摄氏度；②抗饱和盐水能力不行。
为了解决上述问题，现有技术中如中国发明专利CN 102766240B公开了一种钻井液用降滤失剂及其制备方法，属油田化学钻井液处理剂技术领域，由苯酚、甲醛、腐殖酸盐、焦亚硫酸盐、无水亚硫酸盐一步反应得到磺化酚醛腐殖酸树脂；在引发剂存在下，磺化酚醛腐殖酸树脂再与氢氧化钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺的混合物进行接枝共聚，烘干、粉碎，即得磺化酚醛腐殖酸树脂-烯基单体接枝共聚物，既具有控制钻井液流变性又具有降低钻井液高温高压滤失量的功能，同时既提高了链状聚合物侧链的热稳定性，又改善了磺化酚醛树脂的抗盐能力，保证产品在高温高盐条件下具有良好性能。
上述发明专利所述的钻井液用降滤失剂虽然具有良好的抗饱和盐水能力和抗高温能力，但是其组分复杂，制造成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证抗高温能力的同时能够实现抗盐至饱合，抗钙5％以上，并且抗污染能力强，制造成本低的钻井液用降滤失剂及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钻井液用降滤失剂，其组成包括：AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠；其中各组成的质量百分比为：AMPS 20％～40％，N-异丙基丙烯酰胺20％～40％，丙烯酰胺10％～20％，吡咯烷酮10％～20％，对苯乙烯磺酸钠8％～11％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％。
进一步的，其中各组成的质量百分比为：AMPS 25％～35％，N-异丙基丙烯酰胺25％～35％，丙烯酰胺12％～18％，吡咯烷酮12％～18％，对苯乙烯磺酸钠9％～10％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％。
更进一步的，其中各组成的质量百分比为：AMPS 28％～32％，N-异丙基丙烯酰胺28％～32％，丙烯酰胺14％～16％，吡咯烷酮14％～16％，对苯乙烯磺酸钠9％～10％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％。
最有选的，其中各组成的质量百分比为：AMPS 30％，N-异丙基丙烯酰胺30％，丙烯酰胺15％，吡咯烷酮15％，对苯乙烯磺酸钠9.5％，过硫酸铵0.3％，亚硫酸氢钠0.2％。
本发明还提供了一种所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，包括步骤：按照相应的重量百分比取AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠的原料；首先将AMPS、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到45℃～55℃，反应5～7h，烘干粉碎。
进一步的，将AMPS、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到50℃，反应6h，烘干粉碎。
本发明的有益效果是：本发明所述的钻井液用降滤失剂相对于现有的钻井液用降滤失剂具有以下优点：抗盐能力和抗高温能力较高，同时抗钙5％以上，抗污染能力较强；并且生产制造成本较低。同时制备方法简单，便于生产制造，生产成本低。
具体实施方式
本发明所述的钻井液用降滤失剂，其组成包括：AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠；其中各组成的质量百分比为：AMPS20％～40％，N-异丙基丙烯酰胺20％～40％，丙烯酰胺10％～20％，吡咯烷酮10％～20％，对苯乙烯磺酸钠8％～11％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％。
本发明所述的钻井液用降滤失剂由于其组分包括AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠；其中对苯乙烯磺酸钠具有较好的耐热性能，从而提高了钻井液用降滤失剂的抗高温性能，其中N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮、亚硫酸氢钠能够提高钻井液用降滤失剂的抗盐能力和抗钙能力。因此，本发明所述的钻井液用降滤失剂抗盐能力和抗高温能力较高，同时抗钙5％以上，抗污染能力较强；并且生产制造成本较低。
进一步优选的，其中各组成的质量百分比为：AMPS 25％～35％，N-异丙基丙烯酰胺25％～35％，丙烯酰胺12％～18％，吡咯烷酮12％～18％，对苯乙烯磺酸钠9％～10％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％。
更进一步优选的，其中各组成的质量百分比为：AMPS 28％～32％，N-异丙基丙烯酰胺28％～32％，丙烯酰胺14％～16％，吡咯烷酮14％～16％，对苯乙烯磺酸钠9％～10％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％。
最优选的，其中各组成的质量百分比为：AMPS 30％，N-异丙基丙烯酰胺30％，丙烯酰胺15％，吡咯烷酮15％，对苯乙烯磺酸钠9.5％，过硫酸铵0.3％，亚硫酸氢钠0.2％。
本发明还提供了一种所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，包括步骤：按照相应的重量百分比取AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠的原料；首先将AMPS、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到45℃～55℃，反应5～7h，烘干粉碎。
为了缩短制备时间，同时保证产品质量，进一步的，将AMPS、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到50℃，反应6h，烘干粉碎。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例一
取：AMPS 20份、N-异丙基丙烯酰胺40份、丙烯酰胺10份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮20份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.4份、亚硫酸氢钠0.1份，混合均匀加热到50℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例二
取：AMPS 40份、N-异丙基丙烯酰胺20份、丙烯酰胺20份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮10份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.2份、亚硫酸氢钠0.3份，混合均匀加热到45℃，反应7h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例三
取：AMPS 20份、N-异丙基丙烯酰胺40份、丙烯酰胺11.5份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮20份和对苯乙烯磺酸钠8份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到55℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例四
取：AMPS 40份、N-异丙基丙烯酰胺20份、丙烯酰胺10.5份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮18份和对苯乙烯磺酸钠11份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到55℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例五
取：AMPS 35份、N-异丙基丙烯酰胺25份、丙烯酰胺18份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮12份和对苯乙烯磺酸钠11份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例六
取：AMPS 25份、N-异丙基丙烯酰胺35份、丙烯酰胺12份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮18份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例七
取：AMPS 32份、N-异丙基丙烯酰胺28份、丙烯酰胺16份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮14份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例八
取：AMPS 28份、N-异丙基丙烯酰胺32份、丙烯酰胺14份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮16份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
实施例九
取：AMPS 30份、N-异丙基丙烯酰胺30份、丙烯酰胺15份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮15份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
对比例一
取：AMPS 15份、N-异丙基丙烯酰胺45份、丙烯酰胺9份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮21份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
对比例二
取：AMPS 45份、N-异丙基丙烯酰胺15份、丙烯酰胺21份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮9份和对苯乙烯磺酸钠9.5份、过硫酸铵0.3份、亚硫酸氢钠0.2份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
对比例三
取：AMPS 42份、N-异丙基丙烯酰胺18份、丙烯酰胺6份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮21份和对苯乙烯磺酸钠12.4份、过硫酸铵0.5份、亚硫酸氢钠0.1份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
对比例四
取：AMPS 42份、N-异丙基丙烯酰胺18份、丙烯酰胺6份均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮21份和对苯乙烯磺酸钠12.4份、过硫酸铵0.1份、亚硫酸氢钠0.5份，混合均匀加热到60℃，反应6h，烘干粉碎。即可制得“钻井液用降滤失剂”。
对上述实施例和对比例中获得的“钻井液用降滤失剂”按照如下方法进行性能检测检测得到表1中的数据如下：
具体检测方法:
1、配置基浆：取400mL蒸馏水加入24g钠膨润土和24g评价土，高搅20min，常温水化24h。
2、饱和盐水浆性能测试：向基浆中加入12.0g样品，高搅5min，再加入120g氯化钠、11.5mL质量浓度为40％的氢氧化钠溶液，高搅20min，在200℃条件下滚动老化16h，老化后泄压冷却、高搅5min，按GB/T 16783.1—2014中第6章、第7章方法，分别测试50℃表观粘度和200℃高温高压滤失量；
3、复合盐水浆性能测试：向基浆中加入12.0g样品，高搅5min，再加入60.0g氯化钠、4.0g硫酸钙、11.5mL质量浓度为40％的氢氧化钠溶液，高搅20min，在200℃条件下滚动老化16h，老化后泄压冷却、高搅5min，按GB/T 16783.1—2014中第6章、第7章方法，分别测试50℃表观粘度和200℃高温高压滤失量；
表1：钻井液用降滤失剂的性能参数
Figure BDA0001563755680000061
由表1可知：钻井液用降滤失剂，其中各组成的质量百分比为：AMPS 20％～40％，N-异丙基丙烯酰胺20％～40％，丙烯酰胺10％～20％，吡咯烷酮10％～20％，对苯乙烯磺酸钠8％～11％，过硫酸铵0.2％～0.4％，亚硫酸氢钠0.1％～0.3％时，其饱和盐水浆滤失量均小于或者等于34mL，饱和盐水浆表观粘度均小于或者等于40mPa.s，复合盐水浆滤失量均小于或者等于38mL，以及复合盐水浆表观粘度均小于或者等于35mPa.s。且当钻井液用降滤失剂，其中各组成的质量百分比为AMPS 30％，N-异丙基丙烯酰胺30％，丙烯酰胺15％，吡咯烷酮15％，对苯乙烯磺酸钠9.5％，过硫酸铵0.3％，亚硫酸氢钠0.2％时，其饱和盐水浆滤失量、饱和盐水浆表观粘度、复合盐水浆滤失量以及复合盐水浆表观粘度均达到最佳平衡值，分别为：18.0mL、34mPa.s、22.0mL、30mPa.s。

Claims (5)

1.钻井液用降滤失剂，其特征在于，由以下成分原料制成：AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠；
其中各组成的质量百分比为：AMPS 25%~35%，N-异丙基丙烯酰胺25%~35%，丙烯酰胺12%~18%，吡咯烷酮12%~18%，对苯乙烯磺酸钠9%~10%，过硫酸铵 0.2%~0.4%，亚硫酸氢钠0.1%~0.3%。
2.如权利要求1所述的钻井液用降滤失剂，其特征在于：其中各组成的质量百分比为：AMPS 28%~32%，N-异丙基丙烯酰胺28%~32%，丙烯酰胺14%~16%，吡咯烷酮14%~16%，对苯乙烯磺酸钠9%~10%，过硫酸铵 0.2%~0.4%，亚硫酸氢钠0.1%~0.3%。
3.如权利要求2所述的钻井液用降滤失剂，其特征在于：其中各组成的质量百分比为：AMPS 30%，N-异丙基丙烯酰胺30%，丙烯酰胺15%，吡咯烷酮15%，对苯乙烯磺酸钠9.5%，过硫酸铵 0.3%，亚硫酸氢钠0.2%。
4.如权利要求1至3中任意一项权利要求所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：按照相应的重量百分比取AMPS，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，吡咯烷酮，对苯乙烯磺酸钠，过硫酸铵，亚硫酸氢钠的原料；首先将AMPS、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到45℃~55℃，反应5~7h，烘干粉碎。
5.如权利要求4所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：将AMPS、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺均匀混合，加入适量氢氧化钠溶液，然后加入吡咯烷酮和对苯乙烯磺酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠，混合均匀加热到50℃，反应6h，烘干粉碎。
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