CN108467713A - 一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法，该低增粘共聚物降滤失剂包括聚合单体和纳米材料；所述的聚合单体分别为2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸；各成分的重量份配比如下：2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸1‑4份、丙烯酰胺6‑12份、苯乙烯磺酸钠1‑3份、衣康酸0.5‑2份、纳米材料0.5‑2份。本发明的一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法和现有技术相比，具有低增粘、抗盐、抗钙镁、抗高温性能，对体系流变性影响很小；而且在复合盐水浆中150℃老化后具有良好的降失水效果，从而大大提高了钻探的效率。

Description

一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井液处理剂技术领域，具体地说是一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法。
背景技术
在钻井过程中，随着井深的增加，钻井难度逐渐提高，尤其是在钻探过程中，钻遇盐或盐膏混层时，钻井液的流变性和滤失量控制比较困难，钻井液性能往往是直接影响钻探成败的首要因素。
现用于水基钻井液的聚合物类降滤失剂的种类较多，其中不乏抗温能力强的产品，但由于它们的加入，造成钻井液的粘度增大；尤其在高密度钻井液中，聚合物类降滤失剂会对钻井液的流变性产生较大影响。
因此，研制一种“低增粘”、“抗盐”、“抗温”、“抗钙镁”的共聚物降滤失剂，对钻井液固相含量高的深井钻探具有重要意义。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：
一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂，该低增粘共聚物降滤失剂包括聚合单体和纳米材料；所述的聚合单体分别为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸；
所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸以及纳米材料的重量份配比如下：
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、苯乙烯磺酸钠1-3份、衣康酸0.5-2份、纳米材料0.5-2份。
所述的低增粘共聚物降滤失剂的成分还包括引发剂，所述的引发剂与所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸以及纳米材料的重量份配比如下：
引发剂0.2-1份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、苯乙烯磺酸钠1-3份、衣康酸0.5-2份、纳米材料0.5-2份。
一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂的制备方法，该制备方法的步骤如下：
步骤1)称取重量份配比关系如下：引发剂0.2-1份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、苯乙烯磺酸钠1-3份、衣康酸0.5-2份的聚合单体备用；
步骤2)将步骤1)重量份配比的聚合单体溶解在蒸馏水中，然后加入重量份为0.5-2份的纳米材料，搅拌均匀后，用氢氧化钠水溶液调节至pH＝5-10，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为20-40％，获得混合溶液；
步骤3)于50-90℃下，通氮气30min后，加入重量份为0.2-1份的引发剂，反应1-10h后，得到流动性好的聚合物溶液；
步骤4)将得到聚合物溶液进行喷雾干燥，即得降滤失剂。
所述的引发剂中包含氧化剂与还原剂，所述的氧化剂与还原剂的重量份配比为1:1。
所述的氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种的混合物；所述的还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁中的一种或多种的混合物。
所述的纳米材料是纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸镁、纳米氧化锌、纳米氧化钛中的一种或多种的混合物。
本发明的一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂及其制备方法和现有技术相比，具有低增粘、抗盐、抗钙镁、抗高温性能，对体系流变性影响很小；而且在复合盐水浆中150℃老化后具有良好的降失水效果，从而大大提高了钻探的效率。
具体实施方式
实施例1：
(1)分别称取3.50g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，10.80g丙烯酰胺，2.75g苯乙烯磺酸钠及1.72g衣康酸于三口烧瓶中；
(2)向三口烧瓶中加入一定量的蒸馏水将上述聚合单体溶解，然后加入纳米碳酸钙0.1g，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH＝5后，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为20％；
(3)于50℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸铵0.25g与亚硫酸氢钠0.25g，反应4h后，得到流动性好的聚合物溶液；
(4)将得到聚合物溶液进行喷雾干燥，即得降滤失剂。
实施例2：
(1)分别称取3.80g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，7.08g丙烯酰胺，1.70g苯乙烯磺酸钠及1.62g衣康酸于三口烧瓶中；
(2)向三口烧瓶中加入一定量的蒸馏水将上述聚合单体溶解，加入纳米二氧化硅0.15g，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH＝7后，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为30％；
(3)于60℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸钾0.1g与亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物0.1g，反应6h后，得到流动性好的聚合物溶液；
(4)将得到聚合物溶液进行喷雾干燥，即得降滤失剂。
实施例3：
(1)分别称取3.70g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，11.00g丙烯酰胺，2.25g苯乙烯磺酸钠及0.67g衣康酸于三口烧瓶中；
(2)向三口烧瓶中加入一定量的蒸馏水将上述聚合单体溶解，加入纳米氧化镁和纳米氧化铝的混合物0.2g，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH＝8后，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为40％；
(3)于80℃下，通氮气驱氧30min后，加入引发剂过硫酸铵和过硫酸钾的混合物0.15g与焦亚硫酸钠0.15g，反应8h后，得到流动性好的聚合物溶液；
(4)将得到聚合物溶液进行喷雾干燥，即得降滤失剂。
1％水溶液表观粘度测定：
4g产品在搅拌状态下慢慢加入到400mL蒸馏水的高搅杯中,高速搅拌至全部溶解，在室温(25℃±1℃)条件下按GB/T 16783.1的规定测定其表观粘度。
名称 AV(mPa.s)
实施例1 2.5
实施例2 3.0
实施例3 2.5
淡水浆性能评价：
按蒸馏水：钠土：无水碳酸钠＝100：4.0：0.2的比例配制基浆，高速搅拌20min，密闭养护24h。取一份养护后的基浆400mL，高速搅拌5min，配好的基浆400mL，加入试样4.0g，高速搅拌20min，在室温(25℃±1℃)条件下，按GB/T 16783.1-2006中的规定测定流变性。
名称 Ф600/Ф300 Ф200/Ф100 Ф6/Ф3
基浆 16/11 9/7 4/3
基浆+1.0％实施例1 19/14 10/5 3/2
基浆+1.0％实施例2 21/13 11/7 4/2
基浆+1.0％实施例3 20/13 11/6 3/2
30％氯化钠体系性能评价：
基浆配制：3％钠土浆+0.2％碳酸钠+0.5％氢氧化钠+3.0％SPNH
+5.0％SMP-3+5.0％FF-1+4.0％聚合醇+4.0％纳米二氧化硅+30.0％氯化钠加重至2.0g/cm3
试样浆配制：3％钠土浆+0.2％碳酸钠+0.5％氢氧化钠+1.5％试样+3.0％SPNH+5.0％SMP-3+5.0％FF-1+4.0％聚合醇+4.0％纳米二氧化硅+30.0％氯化钠加重至2.0g/cm3；
按GB/T 16783.1中的规定测定室温和150℃老化后流变性。
复合盐水浆性能评价：
基浆配制：400mL蒸馏水中依次加入18.00g氯化钠、2.00g无水氯化钙和5.20g氯化镁，在高速搅拌器上搅拌20min，然后依次加入1.05g无水碳酸钠、32.00g钠膨润土和32.00g评价土，搅拌20min，在室温(25℃±1℃)下密闭水化24h。
配好的基浆400mL，加入试样6.0g，高速搅拌20min，放入高温滚子炉中于150℃老化16h。在室温(25℃±1℃)条件下，按GB/T 16783.1中的规定测定150℃老化后表观粘度和API滤失量。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂，其特征在于，该低增粘共聚物降滤失剂包括聚合单体和纳米材料；所述的聚合单体分别为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸；
所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸以及纳米材料的重量份配比如下：
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、苯乙烯磺酸钠1-3份、衣康酸0.5-2份、纳米材料0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的低增粘共聚物降滤失剂，其特征在于，所述的低增粘共聚物降滤失剂的成分还包括引发剂，所述的引发剂与所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠、衣康酸以及纳米材料的重量份配比如下：
引发剂0.2-1份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、苯乙烯磺酸钠1-3份、衣康酸0.5-2份、纳米材料0.5-2份。
3.根据权利要求2所述的低增粘共聚物降滤失剂，其特征在于，所述的引发剂中包含氧化剂与还原剂，所述的氧化剂与还原剂的重量份配比为1:1。
4.根据权利要求3所述的低增粘共聚物降滤失剂，其特征在于，所述的氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求3所述的低增粘共聚物降滤失剂，其特征在于，所述的还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的低增粘共聚物降滤失剂，其特征在于，所述的纳米材料是纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸镁、纳米氧化锌、纳米氧化钛中的一种或多种的混合物。
7.一种钻井液用低增粘共聚物降滤失剂的制备方法，其特征在于，该制备方法的步骤如下：
步骤1)称取重量份配比关系如下：引发剂0.2-1份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、苯乙烯磺酸钠1-3份、衣康酸0.5-2份的聚合单体备用；
步骤2)将步骤1)重量份配比的聚合单体溶解在蒸馏水中，然后加入重量份为0.5-2份的纳米材料，搅拌均匀后，用氢氧化钠水溶液调节至pH＝5-10，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为20-40％，获得混合溶液；
步骤3)于50-90℃下，通氮气30min后，加入重量份为0.2-1份的引发剂，反应1-10h后，得到流动性好的聚合物溶液；
步骤4)将得到聚合物溶液进行喷雾干燥，即得降滤失剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的引发剂中包含氧化剂与还原剂，所述的氧化剂与还原剂的重量份配比为1:1。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种的混合物；所述的还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁中的一种或多种的混合物。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米材料是纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸镁、纳米氧化锌、纳米氧化钛中的一种或多种的混合物。
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