CN108774509A - 一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂及其制备方法，该降滤失剂的成分包括聚合单体和纳米硅，所述的聚合单体分别为丙烯酸、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮；各成分重量份配比如下：丙烯酸1‑5份、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸1‑4份、丙烯酰胺6‑12份、乙烯吡咯烷酮1‑3份、纳米硅0.5‑1份。本发明的一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂及其制备方法和现有技术相比，本发明的降滤失剂具有优异的抗温、抗盐、降高温高压性能；在钻井液中具有较好的降滤失效果，在高温下，侧链上的功能性基团与粘土颗粒作用效果明显，形成的泥饼质量好，该降滤失剂在淡水和盐水钻井液中均有良好的降滤失效果。

Description

一种钻井液用抗温抗盐高温高压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抗温抗盐高温高压降滤失剂及其制备方法。
背景技术
随着原油的不断勘探开发,我国石油开采所面临的重要问题是由于井深不断增加,导致地层温度和压力过大。在高温高压环境下,钻井液添加剂极易发生吸附作用、交联作用以及降解作用,这将使钻井液性能恶化,从而导致井下事故的发生。为解决钻井过程中所遇到的上述问题,对钻井液处理剂提出了更高的要求,尤其需要具有良好抗高温耐盐性能的钻井液降滤失剂。因此，研制一种抗盐、抗高温性能好的高温高压钻井液降滤失剂是钻井液的技术关键。
钻井液用降滤失剂是用以保持钻井液性能稳定，减少有害液体向地层滤失，以及稳定井壁的重要泥浆处理剂。传统的降滤失剂已不能满足日趋复杂的地层需要，随着对深井、高盐膏地层的不断开采，具有抗高温、耐盐的钻井液降滤失剂受到诸多研究者的关注。近几年来，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体以其独特的性能引起了国内诸多研究者的研究，所合成的聚合物降滤失剂的抗温能力有了显著的提高，但钻井液一旦被盐污染，其性能会大大降低，严重时容易造成井塌等井下事故。
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，但应用于高矿化度、高温条件下高温高压降滤失剂却不常见。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种钻井液用抗温抗盐高温高压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：
一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂，该降滤失剂的成分包括聚合单体和纳米硅，所述的聚合单体分别为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮；
所述的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮以及纳米硅的重量份配比如下：
丙烯酸1-5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、乙烯吡咯烷酮1-3份、纳米硅0.5-1份。
所述的降滤失剂的成分还包括引发剂，所述的引发剂与所述的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮以及纳米硅的重量份配比如下：
丙烯酸1-5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、乙烯吡咯烷酮1-3份、纳米硅0.5-1份、引发剂0.2-1份。
一种钻井液用抗温抗盐高温高压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：丙烯酸1-5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、乙烯吡咯烷酮1-3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0.5-1份的纳米硅，搅拌均匀后，用氢氧化钠水溶液调节至pH=7-9，获得混合溶液；
步骤3）于50-90℃下，通氮气30 min后，加入重量份为0.2-1份的引发剂，反应聚合4-8h后，得到胶块状产物；
步骤4）将胶块状产物干燥并粉碎，即得降滤失剂。
所述的步骤2）获得的混合溶液加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为50%-70%。
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。
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。
本发明的一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂及其制备方法和现有技术相比，本发明的降滤失剂具有优异的抗温、抗盐、降高温高压性能；在钻井液中具有较好的降滤失效果，在高温下，侧链上的功能性基团与粘土颗粒作用效果明显，形成的泥饼质量好，该降滤失剂在淡水和盐水钻井液中均有良好的降滤失效果。
具体实施方式
实施例1：
(1)分别称取10.34g丙烯酸，3.45g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，31.02g丙烯酰胺，3.45g乙烯吡咯烷酮及1.72g纳米硅于三口烧瓶中；
(2) 加入一定量的蒸馏水将单体溶解，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60%，获得混合溶液；
(3)于50℃下，向混合溶液中加入引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠各0.2g，反应聚合4h后，得到胶块状产物；
(4)将胶块状产物进行破碎并粉碎，即得产物降滤失剂。
实施例2：
(1)分别称取5g丙烯酸，7.5g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，30g丙烯酰胺，5g乙烯吡咯烷酮及2.5g 纳米硅于三口烧瓶中；
(2) 加入一定量的蒸馏水将单体溶解，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=9后，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为60%，获得混合溶液；
(3)于60℃下，向混合溶液中加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠各0.1g，反应聚合6h后，得到胶块状产物；
(4)将胶块状产物进行破碎并粉碎，即得产物降滤失剂。
实施例3：
(1)分别称取14.29g丙烯酸，5.71g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，22.86g丙烯酰胺，5.71g乙烯吡咯烷酮及1.43g纳米硅于三口烧瓶中；
(2) 加入一定量的蒸馏水将单体溶解，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65%，获得混合溶液；
(3)于70℃下，向混合溶液中加入引发剂过硫酸铵和焦亚硫酸钠各0.15g，反应聚合5h后，得到胶块状产物；
(4)将胶块状产物进行破碎并粉碎，即得产物降滤失剂。
实施例4：
(1)分别称取7.89g丙烯酸，10.53g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，18.42g丙烯酰胺，7.89g乙烯吡咯烷酮及5.26g纳米硅于三口烧瓶中；
(2) 加入一定量的蒸馏水将单体溶解，搅拌均匀，用计量的氢氧化钠水溶液调节至pH=9后，加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为70%，获得混合溶液；
(3)于80℃下，向混合溶液中加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸钠各0.2g，反应聚合6h后，得到胶块状产物；
(4)将胶块状产物进行破碎并粉碎，即得产物降滤失剂。
性能评价：
通过在基浆中添加一定质量分数的降滤失剂,测定其在老化前和老化后的API滤失量和HTHP滤失量的变化,通过对测得数据的分析，评价降滤失剂性能。
基浆配制
量取400mL蒸馏水置于杯中，加入24g钠膨润土和16g评价土，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，在密闭容器中养护24h作为基浆。
取配制好的基浆400mL，加入试样12.0g，高速搅拌20min，再加入120.0g氯化钠，高速搅拌20min，加入5mL 40%氢氧化钠溶液，高速搅拌5min，装入高温罐，于200℃下滚动老化16h，取出高温罐并冷却至室温，高速搅拌10min，按GB/T16783.1的规定测其高温老化后的API滤失量和150℃、3.5MPa下的HTHP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)

1.一种钻井液用抗温抗盐高温高压降滤失剂，其特征在于，该降滤失剂的成分包括聚合单体和纳米硅，所述的聚合单体分别为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮；
所述的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮以及纳米硅的重量份配比如下：
丙烯酸1-5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、乙烯吡咯烷酮1-3份、纳米硅0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述的降滤失剂的成分还包括引发剂，所述的引发剂与所述的丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮以及纳米硅的重量份配比如下：
丙烯酸1-5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、乙烯吡咯烷酮1-3份、纳米硅0.5-1份、引发剂0.2-1份。
3.根据权利要求2所述的降滤失剂，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。
5.根据权利要求3所述的降滤失剂，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。
6.一种钻井液用抗温抗盐高温高压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：丙烯酸1-5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-4份、丙烯酰胺6-12份、乙烯吡咯烷酮1-3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0.5-1份的纳米硅，搅拌均匀后，用氢氧化钠水溶液调节至pH=7-9，获得混合溶液；
步骤3）于50-90℃下，通氮气30 min后，加入重量份为0.2-1份的引发剂，反应聚合4-8h后，得到胶块状产物；
步骤4）将胶块状产物干燥并粉碎，即得降滤失剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）获得的混合溶液加入蒸馏水调节体系质量百分比浓度为50%-70%。
8.根据权利要求6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。
10.根据权利要求8所述的制备方法，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。
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