CN109762536A - 一种新型钻井液用降滤失剂及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种新型钻井液用降滤失剂，并进一步公开其合成方法。本发明所述的降滤失剂以环己烷‑1,2‑二羧酸二缩水甘油酯、双丙酮‑D‑甘露糖醇、4,4'‑氧双邻苯二甲酸酐、谷氨酸和六溴环十二烷为原料经聚合反应制得，所得降滤失剂有助于提高泥浆的表观粘度、塑性粘度和动切力，且滤失量也较好，在200℃高温下依然具有较好的降滤失效果，具有较好的耐高温性能，同时也具有较好的抗盐及抗钙能力，在高盐及高钙环境下，依然具有较好的降滤失效果。
Description
技术领域
本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种新型钻井液用降滤失剂，并进一步公开其合成方法。
背景技术
钻井液是钻探过程中使用的循环介质，钻井液在钻井过程中主要完成悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却的任务。钻井液具有：清洁井底、携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；平衡井壁岩石侧压力、封闭和稳定井壁；平衡地层压力；降低岩屑沉降速度；在地面能沉除砂子和岩屑；有效传递水力功率；承受钻杆和套管的部分重力；提供所钻地层的大量资料；通过水力破碎岩石等重要作用。
在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液中的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水。随着水分进入地层，钻井液中粘土颗粒便附着在井壁上形成“滤饼”，并进而形成滤饼井壁。由于滤饼井壁比原来的井壁致密得多，所以它一方面阻止了钻井液的进一步失水，一方面起到了保护井壁的作用。但是在滤饼井壁形成的过程中，如果钻井液滤失量过大使得滤失的水分过多，易引起页岩膨胀和坍塌，造成井壁不稳定。此外，滤失量增大的同时滤饼也会增厚，使井径缩小，给旋转的钻具造成较大的扭矩，起下钻时引起抽汲和压力波动，易造成压差卡钻。因此，适当地控制滤失量是钻井液的重要性能之一。
现有技术中多是采用在钻井液中加入降滤失剂的方式实现对滤失量的控制。目前钻井现场使用的降滤失剂种类繁多，如矿物类、天然有机物及其改性物类、合成有机物类等。但是，现有钻井液用降滤失剂普遍存在以下不足：1、抗温性能差，在较高温度下降滤失剂易发生分解，导致降滤失效果减弱，为增加其降滤失效果，必须增加降滤失剂的用量，导致生产成本增加，并使得钻井液的流变性能发生了很大变化；2、抗盐抗钙能力差，有一些降滤失剂虽然达到了抗温的要求，但在饱和NaCl溶液中泥浆失水量超过了40ml，影响其使用效果；3、部分性能较好的降滤失剂价格昂贵，成本较高，不适合现场大量使用。可见，开发一种耐高温性能好且抗盐抗钙能力强的降滤失剂对于钻井液的性能具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型钻井液用降滤失剂，以解决现有技术中降滤失剂耐高温性能及抗盐抗钙能力较差的问题；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述降滤失剂的合成方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
更优的，所述的新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
具体的，所述催化剂包括马来酸二丁基锡。
更优的，所述的新型钻井液用降滤失剂，所述原料还包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯1-3重量份。
本发明还公开了一种制备所述新型钻井液用降滤失剂的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于180-200℃进行反应；
(3)控制反应体系降温至150-160℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至200-220℃进行反应，并趁热高温出料，即得。
优选的，所述步骤(3)中，在降温步骤前还包括趁热加入所述β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的步骤。
本发明还公开了所述的新型钻井液用降滤失剂在油田开采领域中的应用。
本发明还公开了所述的新型钻井液用降滤失剂用于制备油田钻井液的用途。
本发明还公开了一种油田钻井液，包括所述的新型钻井液用降滤失剂。
具体的，所述的油田钻井液，以所述钻井液的总重量计，所述钻井液用降滤失剂的添加量为0.5wt-2wt％。
本发明所述的降滤失剂以环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、双丙酮-D-甘露糖醇、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、谷氨酸和六溴环十二烷为原料经聚合反应制得，所得降滤失剂有助于提高泥浆的表观粘度、塑性粘度和动切力，且滤失量也较好，在200℃高温下依然具有较好的降滤失效果，具有较好的耐高温性能，同时也具有较好的抗盐及抗钙能力，在高盐及高钙环境下，依然具有较好的降滤失效果。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于180℃进行反应4h；
(3)控制反应体系降温至150℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至200℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实施例2
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于200℃进行反应4h；
(3)控制反应体系降温至160℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至220℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实施例3
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于190℃进行反应4h；
(3)控制反应体系降温至155℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至210℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实施例4
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于190℃进行反应4h；
(3)控制反应体系降温至155℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至210℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实施例5
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于190℃进行反应4h；
(3)控制反应体系降温至155℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至210℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实施例6
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于190℃进行反应4h；
(3)趁热加入所述β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，并控制反应体系降温至155℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至210℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实施例7
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备原料包括如下重量份的组分：
本实施例所述新型钻井液用降滤失剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于190℃进行反应4h；
(3)趁热加入所述β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，并控制反应体系降温至155℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至210℃进行反应3h，并趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。
实验例
1、降滤失剂的降滤失性能测试
向400ml水中加入钠基膨润土16g和碳酸钠1g，高速搅拌15-20min，并在室温下水化24小时，制得钻井液基浆。
分别将上述实施例1-7中制得的降滤失剂加入至所述钻井液基浆中，以所述基浆计，所述降滤失剂的加入量为1wt％，高速搅拌20min后于200℃恒温滚动老化16小时，随后冷却至室温后高速搅拌5min，用ZNS型失水仪测试泥浆老化后的滤失量和用ZNN-D6型测试泥浆的流变性能，结果见下表1所示。
表1降滤失剂高温老化后流变性能和降滤失性能结果
| 编号 | AV/mPa.s | PV/mPa.s | YP/Pa | FL<sub>API</sub>/mL |
| 实施例1 | 36.2 | 25.7 | 8.7 | 5.4 |
| 实施例2 | 36.5 | 26.1 | 8.6 | 5.5 |
| 实施例3 | 40.8 | 30.2 | 9.5 | 4.8 |
| 实施例4 | 38.4 | 27.9 | 9.0 | 5.0 |
| 实施例5 | 38.7 | 28.2 | 9.1 | 5.1 |
| 实施例6 | 42.5 | 33.5 | 10.2 | 4.2 |
| 实施例7 | 43.6 | 34.3 | 10.8 | 4.0 |
从上表数据可以看出，本发明所述降滤失剂有助于提升所述泥浆的表观粘度、塑性粘度和动切力，同时有效降低其泥浆的失水量。
2、降滤失剂的抗盐、抗钙性能测试
同样以上述实验例1中配制好的基浆溶液为基础，分别加入上述实施例1-7中制得的降滤失剂，以所述基浆计，所述降滤失剂的加入量为1wt％，并分别加入不同量的NaCl、CaCl2搅拌均匀，进行降滤失剂的抗盐、抗钙性能测试；混匀后的所述基浆经高温滚子炉200℃老化16小时，冷却至室温后高速搅拌5min，用ZNS型失水仪测试泥浆老化后的滤失量和用ZNN-D6型测试泥浆的流变性能，结果见下表2所示。
表2降滤失剂抗盐抗钙流变性能测试
从上表2可以看出，本发明所述降滤失剂在含盐及含钙环境下，依然有助于提高泥浆的表观粘度、塑性粘度和动切力，且滤失量也较好，说明本发明所述降滤失剂有较好的抗盐、抗钙性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种新型钻井液用降滤失剂，其特征在于，其制备原料包括如下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的新型钻井液用降滤失剂，其特征在于，其制备原料包括如下重量份的组分：
3.根据权利要求1或2所述的新型钻井液用降滤失剂，其特征在于，所述催化剂包括马来酸二丁基锡。
4.根据权利要求1-3任一项所述的新型钻井液用降滤失剂，其特征在于，所述原料还包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯1-3重量份。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述新型钻井液用降滤失剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯和双丙酮-D-甘露糖醇混合，加热至熔融态；
(2)保持该温度下，向上述混合物料中加入配方量的所述4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，并加入选定量的所述催化剂，在氮气保护下、于180-200℃进行反应；
(3)控制反应体系降温至150-160℃，并加入配方量的所述六溴环十二烷和谷氨酸，并升温至200-220℃进行反应，并趁热高温出料，即得。
6.根据权利要求5所述的制备所述新型钻井液用降滤失剂的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在降温步骤前还包括趁热加入所述β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的步骤。
7.权利要求1-4任一项所述的新型钻井液用降滤失剂在油田开采领域中的应用。
8.权利要求1-4任一项所述的新型钻井液用降滤失剂用于制备油田钻井液的用途。
9.一种油田钻井液，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的新型钻井液用降滤失剂。
10.根据权利要求9所述的油田钻井液，其特征在于，以所述钻井液的总重量计，所述钻井液用降滤失剂的添加量为0.5wt-2wt％。
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