CN109021943A - 钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂及其制备方法 - Google Patents

钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂及其制备方法，所述降滤失剂改性树胶树脂是由下述原料制成的：清水、聚乙烯醇、草酸、引发剂、树胶树脂。引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、碳酸氢钠中的一种或几种，组合时其配比是任意的。制备方法：将清水、聚乙烯醇、草酸和引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温，搅拌，得到反应溶液；将树胶树脂加入到反应溶液中，通过反应后得到共聚物溶液；将共聚物溶液放于烘箱内，烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎即得。本发明性能良好，具有良好的抗盐降滤失性能，190℃超高温老化后仍体现出良好的抗温和抗盐性能，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率。

Description

钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，本发明还涉及所述钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法。
背景技术
钻井液是钻井工程中重要的流体，其性能的优劣直接关系到钻井质量的好坏，更对一个油田的采油效率高低起到至关重要的作用。目前市场上的抗盐降滤失剂种类繁多，但往往高效与环保不能兼具。目前常用的能满足环保要求的抗盐降滤失剂，其性能均存在一定的不足，难以有效抗盐降滤失，难以保证钻井液高效的性能。
发明人检索到以下相关专利文献：CN108130059A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。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。CN108359431A公开了一种冻土水合物储藏聚乙烯醇型钻井液，涉及天然气水合物开采领域。本发明钻井液包括以下组分：聚乙烯醇、氯化钠、甲醇、乙二醇、磺化酚醛树脂SMP-2、腐殖酸钾、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮K30、聚氧化乙烯以及配制水，可用于冻土层天然气水合物储藏钻井使用，具有无固相、耐低温的作用。CN108117621A本发明公开了一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法。本发明的降滤失剂,通过控制聚合物分子链上吸附基团和水化基团的比例,在高钙盐下与粘土颗粒具有合理的相互作用,使其处于适度分散状态,形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼,降低钻井液的滤失量,同时该抗钙降滤失剂具有较大分子量,与现有抗盐聚合物降滤失剂相比,在高钙盐水溶液中粘度降低率小,在高钙盐钻井液中具有一定的包被、抑制和提粘切作用。CN108117861A本发明公开了一种抗钙盐钻井液降滤失剂及制备方法。其特征在于所述降滤失剂是由包括以下组分的原料聚合而得：单体、碱和无机材料；所述单体为：含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体；含乙烯基的磺酸单体、丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺类单体的摩尔百分数分别为：30～70％、5～50％、10～50％；单体、碱和无机材料三者的用量范围分别是70～90wt％、5～25wt％、3～15wt％。CN108102015A本发明公开了一种钻井液用抗盐抗钙降滤失剂季胺类聚合物及其制备方法。本发明其特征在于：所述聚合物的原料按重量份数计包括：300份腈纶布条、101份氢氧化钠溶液、238份氢氧化钾溶液、100份醚化剂、25份双氧水。本发明抗钙降滤失性能优越,而且具有降滤失剂和页岩抑制剂的双向功能。CN108084444A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。
上述技术部分使用原料碱性强、不易降解，易对土地造成环境污染。并且生产工艺复杂，成本高。以上这些技术对于如何使钻井液用抗盐降滤失剂做到能充分抗盐降滤失，避免钻井复杂事故，提高钻井质量与效率，同时具有环保功能，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，它的性能良好，有良好的抗盐降滤失性能，可有效的避免或减少钻井复杂事故的发生，从而提高钻井质量与效率，同时具有环保功能，并能达到市场上使用范围较广的抗盐降滤失剂的技术要求。
为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将25份～45份的清水、20份～30份的聚乙烯醇、20份～30份的草酸和3份～8份的引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温至75℃～95℃，搅拌，在75℃～95℃温度下反应2h～3h，得到反应溶液(溶液A)；②将10份～20份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在75℃～95℃温度下反应(通过聚合反应)1h～2h，得到共聚物溶液(溶液B)；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃～75℃温度下烘干，具体是将共聚物溶液放于(上端开口的)铁桶(也可以是薄钢板制得的桶)内，或者是将共聚物溶液放于(上端开口的)塑料桶内，再将所述铁桶或者塑料桶放在烘箱的恒温室内的搁架上进行烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、碳酸氢钠中的一种或几种的组合，组合时其配比是任意的。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸氢钠。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将25份的清水、20份的聚乙烯醇、30份的草酸和8份的引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温至75℃，搅拌，在75℃温度下反应3h(3小时)，得到反应溶液；②将20份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在75℃温度下反应2h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠两种原料的组合，亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶2。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将35份的清水、25份的聚乙烯醇、25份的草酸和1.7份的亚硫酸钠、3.4份的亚硫酸氢钠加入反应釜中，将反应釜内物料升温至85℃，搅拌，在85℃温度下反应2.5h，得到反应溶液；②将15份的阿拉伯树脂胶加入到步骤①得到的反应溶液中，在85℃温度下反应1.5h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在70℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸氢钠、碳酸氢钠两种原料的组合，亚硫酸氢钠与碳酸氢钠的重量之比为1∶0.5。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将45份的清水、30份的聚乙烯醇、20份的草酸和2份的亚硫酸氢钠、1份的碳酸氢钠加入反应釜中，将反应釜内物料升温至95℃，搅拌，在95℃温度下反应2h，得到反应溶液；②将10份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在95℃温度下反应1h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在75℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
本发明提供了一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂及其制备方法，所述降滤失剂改性树胶树脂是由下述原料制成的：清水、聚乙烯醇、草酸、引发剂、树胶树脂。本发明的制备方法包括以下步骤：制备反应溶液、制备共聚物溶液、降温(冷却)干燥、粉碎。具体是将清水、聚乙烯醇、草酸和引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温，搅拌，充分反应得到反应溶液；将树胶树脂加入到反应溶液中，通过聚合反应后得到共聚物溶液；将共聚物溶液降温、减压除水干燥，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
本发明的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂具有良好的性能，参见本说明书后面的表1。本发明的性能为：筛余量≤10.0％，水分≤12.0％，pH值10～12，4％盐水室温下室温中压滤失量≤10.0mL，4％盐水190℃老化后室温中压滤失量≤12.0mL。本发明的抗盐降滤失性能良好，与已有相关的钻井液用抗盐降滤失剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能都有提高(优于已有相关的技术)，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了20％以上，适用于工业化大规模生产。同时，本发明原料易降解，不会对土地造成环境污染。
综上所述，本发明的性能良好，能够有效起到抗盐降滤失作用，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，本发明在190℃超高温老化后抗盐降滤失性能好，与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时它降解性好，不污染环境，产生了良好的环保效果，达到了市场上使用范围较广的抗盐降滤失剂的技术要求。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸氢钠。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将25份的清水、20份的聚乙烯醇、30份的草酸和8份的引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温至75℃，搅拌，在75℃温度下反应3h(3小时)，得到反应溶液；②将20份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在75℃温度下反应2h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
实施例2：本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠两种原料的组合，亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶2。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将35份的清水、25份的聚乙烯醇、25份的草酸和1.7份的亚硫酸钠、3.4份的亚硫酸氢钠加入反应釜中，将反应釜内物料升温至85℃，搅拌，在85℃温度下反应2.5h，得到反应溶液；②将15份的阿拉伯树脂胶加入到步骤①得到的反应溶液中，在85℃温度下反应1.5h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在70℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
实施例3：本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸氢钠、碳酸氢钠两种原料的组合，亚硫酸氢钠与碳酸氢钠的重量之比为1∶0.5。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将45份的清水、30份的聚乙烯醇、20份的草酸和2份的亚硫酸氢钠、1份的碳酸氢钠加入反应釜中，将反应釜内物料升温至95℃，搅拌，在95℃温度下反应2h，得到反应溶液；②将10份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在95℃温度下反应1h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在75℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
上述的树胶树脂为市售商品(其商品名称是唯一的)，主要成分：阿拉伯树脂胶，可以购买由济南智恒致远化工科技有限公司生产的树胶树脂，地址：山东省济南市历下区工业南路96号山东化工市场A区004号。
以下为本发明的试验部分：
表1为(以上)各实施例制备的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂性能测定结果。
表1各实施例制备的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂性能测定结果
由表1可知：本发明各实施例制备的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂均能达到良好的性能效果。本发明在淡水钻井液中的加量(重量百分比)为1％～2％，在盐水钻井液中的加量为1％～3％。本发明的性能为：筛余量≤10.0％，水分≤12.0％，pH值10～12，4％盐水室温下室温中压滤失量≤10.0mL，4％盐水190℃老化后室温中压滤失量≤12.0mL。本发明的抗盐降滤失性能好，与已有相关的钻井液用抗盐降滤失剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能都有提高(优于已有相关的技术)，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了20％以上。经过190℃超高温老化后仍能较好地控制钻井液的滤失量,体现出了良好的抗温和抗盐性能，能适应复杂的钻井条件，具有良好的耐温抗盐性能。与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时，本发明原料易降解，不会对土地造成环境污染。
综上所述，本发明的以上各实施例性能良好，它能够有效起到抗盐降滤失作用，可有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，190℃超高温老化后仍体现出良好的抗温和抗盐性能，能适应复杂的钻井条件，具有良好的耐温抗盐性能。与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时它降解性好，不污染环境，产生了良好的环保效果，达到了市场上使用范围较广的抗盐降滤失剂的技术要求。

Claims (7)

1.一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将25份～45份的清水、20份～30份的聚乙烯醇、20份～30份的草酸和3份～8份的引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温至75℃～95℃，搅拌，在75℃～95℃温度下反应2h～3h，得到反应溶液；②将10份～20份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在75℃～95℃温度下反应1h～2h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃～75℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其特征在于上述的引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、碳酸氢钠中的一种或几种的组合，组合时其配比是任意的。
3.根据权利要求1所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸氢钠；
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将25份的清水、20份的聚乙烯醇、30份的草酸和8份的引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温至75℃，搅拌，在75℃温度下反应3h，得到反应溶液；②将20份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在75℃温度下反应2h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
4.根据权利要求1所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠两种原料的组合，亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶2；
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将35份的清水、25份的聚乙烯醇、25份的草酸和1.7份的亚硫酸钠、3.4份的亚硫酸氢钠加入反应釜中，将反应釜内物料升温至85℃，搅拌，在85℃温度下反应2.5h，得到反应溶液；②将15份的阿拉伯树脂胶加入到步骤①得到的反应溶液中，在85℃温度下反应1.5h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在70℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
5.根据权利要求1所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为亚硫酸氢钠、碳酸氢钠两种原料的组合，亚硫酸氢钠与碳酸氢钠的重量之比为1∶0.5；
所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法包括如下工艺步骤：①将45份的清水、30份的聚乙烯醇、20份的草酸和2份的亚硫酸氢钠、1份的碳酸氢钠加入反应釜中，将反应釜内物料升温至95℃，搅拌，在95℃温度下反应2h，得到反应溶液；②将10份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在95℃温度下反应1h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在75℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
6.一种权利要求1所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①将25份～45份的清水、20份～30份的聚乙烯醇、20份～30份的草酸和3份～8份的引发剂加入反应釜中，将反应釜内物料升温至75℃～95℃，搅拌，在75℃～95℃温度下反应2h～3h，得到反应溶液；②将10份～20份的树胶树脂加入到步骤①得到的反应溶液中，在75℃～95℃温度下反应1h～2h，得到共聚物溶液；③将步骤②得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃～75℃温度下烘干，得到共聚物固体，将共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。
7.根据权利要求6所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法，其特征在于上述的引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、碳酸氢钠中的一种或几种的组合，组合时其配比是任意的。
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