CN110066644A - 一种气滞塞用提切剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油钻井化工材料技术领域的一种气滞塞用提切剂及制备方法。所述气滞塞用提切剂,由聚合单体接枝到有机改性后的层链状粘土矿物表面而制成;采用本发明方法制备出气滞塞用提切剂具有较好的抗高温抗盐、提切和降失水性能;本发明的气滞塞提切剂抗温性要优于有机类提切剂,配伍性和失水性能要好于单纯的层链状粘土矿物,兼具聚合物降失水和层链状粘土矿物抗温提切的优良特性,适用于深部高温地层的使用,有效提高气滞塞的气体阻滞能力,从而减缓油气上窜速度,延长安全作业时间。

Description

一种气滞塞用提切剂及制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井化工材料技术领域的气滞塞用提切剂,更进一步说,涉及一种气滞塞用提切剂及制备方法。
背景技术
目前国内外石油钻井过程中使用的提切剂主要为生物聚合物和合成聚合物,主要用于提高钻井液的动塑比,进而改善其携砂悬浮能力。生物聚合物抗盐性较好,但其抗温能力较差,当温度较高时,容易被氧化分解,增黏提切效果大幅降低,抗温100℃左右。合成聚合物动塑比普遍较低,剪切稀释性较差,增黏提切效果不理想,抗温能力一般不超过120℃。由于钻完井用气滞塞属于一项新型气窜控制技术,国外无此类相关技术及配套处理剂的报道和使用,国内一般采用钻井液用提切剂产品进行增粘提切,抗温能力受到提切剂的限制,体系抗温性一般不超过150℃。公开号为CN101955758A的中国专利公开了一种钻井液用抗高温抗盐提切剂的制备方法,利用单体对天然材料进行改性,得到的产品的抗温能力达180℃,在含4%NaCl的体系中,动塑比为0.6,初终切在3Pa以内,不能满足更高温度的要求。
目前针对新疆塔河外围气窜储层特点来看,需要抗温达到200℃的气滞塞体系才能满足井下施工要求,所以对气滞塞用抗高温提切剂的抗温性提出更高的要求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述气滞塞提切剂抗温能力不足等问题,本发明提出一种气滞塞用提切剂,具体地说涉及一种气滞塞用提切剂及制备方法。本发明的气滞塞用提切剂具有较强的抗温能力(可达200℃)、提切能力、抗盐性和降滤失性能,本发明满足高温深井应用中的抗温提切要求,从而实现气滞能力作用,达到增加安全施工的目的。
本发明目的之一是提供一种气滞塞用提切剂,可由聚合单体接枝到有机改性后的层链状粘土矿物表面而制成。
本发明目的之二是提供所述气滞塞用提切剂的制备方法,可包括以下步骤在内:
(1)将层链状粘土矿物和硅烷偶联剂在水中分散和溶解;对矿物表面进行改性,为后续接枝创造条件;其中,对于粘土矿物,水的作用是分散介质;对于硅烷偶联剂,水的作用是溶剂,是全部溶解。
(2)在搅拌状态下向步骤(1)所得混合物中加入聚合单体,并利用碱调节pH值至6~7;
(3)向步骤(2)的混合物中加入引发剂,在加热和搅拌条件下进行反应;
(4)将步骤(3)中得到的混合物进行烘干粉碎。
其中,
所述层链状粘土矿物选自海泡石、凹凸棒、水镁石、蒙皂石中的至少一种。
所述硅烷偶联剂为RH550、RH560和RH570中的至少一种。
所述聚合单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯酮和N-乙烯基己内酰胺中的至少一种。
所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的至少一种。
所述引发剂为亚硫酸氢钠、过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种;所述引发剂与层链状粘土矿物的重量比为(0.1~0.8):100,优选为(0.2~0.5):100。
步骤(1)中,所述层链状粘土矿物与硅烷偶联剂的重量比为100:(0.5~3),优选为100:(1~2)。所述层链状粘土矿物与水的重量比为1:(3~8),优选为1:(4~6)。
所述聚合单体与层链状粘土矿物的重量比为(5~20):100,优选为(10~15):100。
所述步骤(2)中,所述搅拌速度为300~600转/分钟。
所述步骤(3)中,加热温度为50~70℃之间。
所述步骤(4)中,所述烘干温度为100~105℃。
层链状粘土矿物主要通过在溶液中形成网络结构而提供较强的结构力,聚合单体通过对微孔隙的封堵而进行降滤失作用,通过使用硅烷偶联剂在这两种组分之间形成键合,促进其界面的融合和反应,产物兼具层链状粘土矿物的抗温提切和聚合单体的降滤失作用,性能优于其它提切产品,可用于石油钻井中对井壁稳定有较高要求的高温地层。
采用本发明方法制备出气滞塞用提切剂具有较好的抗高温抗盐、提切和降失水性能。本发明的气滞塞提切剂抗温性要优于有机类提切剂,配伍性和失水性能要好于单纯的层链状粘土矿物,兼具聚合物降失水和层链状粘土矿物抗温提切的优良特性,适用于深部高温地层的使用,有效提高气滞塞的气体阻滞能力和防塌性,从而减缓油气上窜速度。目前该气滞塞用提切剂抗温能力可达200℃,可大幅提高气滞塞体系的动塑比,配制出的气滞塞体系粘度大于200s。
该气滞塞用提切剂产品主要应用于石油勘探开发领域,具体来说是用于钻完井用抗高温气滞塞体系的配制,用于提高体系的结构粘度,从而达到高温下阻滞气体上移的效果,减缓起下钻过程中井筒内油气的上窜速度,减少排气时间,从而增加钻完井安全作业时间,提高井控安全和效率。
气滞塞提切剂作为气滞塞的关键处理剂之一,决定着气滞塞体系的抗温和气滞能力,而气滞塞作为应对气窜的一种重要手段,越来越多的被钻完井作业采用,特别是深层天然气井的勘探开发。天然气作为一种重要的绿色清洁能源,未来的需求前景非常广阔。随着石油钻井技术的不断发展,深部和超深部地层的天然气资源成为新的开发热点,但随之而来的是高温高压问题,特别是井筒内高压油气上窜问题,给钻完井施工带来极大的安全隐患,这是需要面对和解决的问题。相对成本较低、现场操作流程简单、抗高温能力强的气滞塞技术成为一种发展趋势,有利于提高高温高压气井的施工安全性、提高生产效率、降低成本,此外,利用气滞塞结构力较强特点,可拓展其应用于增加井筒内流动阻力等施工中,如防止井漏、打悬空水泥塞等,所以本申请气滞塞用提切剂的技术具有较好的市场需求,同时制备简单,具有重要的经济和社会效益,应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步说明本发明。但本发明不受这些实施例的限制。
实施例中原料来源均为市售。
实施例1
将20g海泡石和0.5gRH560加至100mL蒸馏水中,搅拌速度300转/分,搅拌40分钟后,在搅拌状态下加入3g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,并利用氢氧化钠调节pH值至6~7,然后加入0.02g过硫酸铵和0.015g亚硫酸氢钠,加热温度为60℃,保持搅拌速度反应4小时,对所得的混合物烘干粉碎得到最终产品。
实施例2
将20g凹凸棒土和0.4gRH550加至100mL蒸馏水中,搅拌速度500转/分,搅拌40分钟后,在搅拌状态下加入2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,并利用氢氧化钠调节pH值至6~7,再加入0.015g过硫酸钾和0.015g亚硫酸氢钠,加热温度为70℃,保持搅拌速度反应4小时,对所得的混合物烘干粉碎得到最终产品。
实施例3
将20g海泡石、0.2gRH560和0.2gRH570加至100mL蒸馏水中,搅拌速度600转/分,搅拌30分钟后,在搅拌状态下加入1.5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,并利用氢氧化钠调节pH值至6~7,然后加入0.015g过硫酸钾和0.015g亚硫酸氢钠,加热温度为60℃,保持搅拌速度反应4小时,对所得的混合物烘干粉碎得到最终产品。
实施例4
将20g凹凸棒土和0.3gRH570加至100mL蒸馏水中,搅拌速度300转/分,搅拌30分钟后,在搅拌状态下加入2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,并利用氢氧化钠调节pH值至6~7,然后加入0.02g过硫酸铵和0.02g亚硫酸氢钠,加热温度为60℃,保持搅拌速度反应4小时,对所得的混合物烘干粉碎得到最终产品。实施例性能测试
各实施例提切剂性能评价参照GB/T 16783.1-2014(石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液)进行测试,基浆配方为:2%膨润土+4%KCl,样品在200℃高温下静止16小时后进行流变性测试,结果见下表1。
表1各实施例提切性能评价
备注:200℃高温静止72h后,采用Fann35六速粘度计进行流变性测试,高搅转速8000rpm。
通过对实施例进行提切性能实验可以看出,相对于基浆和成熟产品黄原胶,加入各实施例产品后,体系的切力和低转速下的粘度大幅度提高且中压失水明显降低,有利于提高气滞能力和强化井壁稳定性能,而且使用本申请实施例产品的成本远低于使用黄原胶的成本;可见本申请的产品效果明显,而且具有很好的经济效益,值得推广应用。

Claims (10)

1.一种气滞塞用提切剂,由聚合单体接枝到有机改性后的层链状粘土矿物表面而制成。
2.根据权利要求1所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将层链状粘土矿物和硅烷偶联剂在水中分散和溶解;
(2)在搅拌状态下向步骤(1)所得混合物中加入聚合单体,并利用碱调节pH值;
(3)向步骤(2)的混合物中加入引发剂,在加热和搅拌条件下进行反应;
(4)将步骤(3)中得到的混合物进行烘干粉碎。
3.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中,所述层链状粘土矿物与硅烷偶联剂的重量比为100:(0.5~3),优选为100:(1~2)。
4.根据权利要求2或3所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述聚合单体与层链状粘土矿物的重量比为(5~20):100,优选为(10~15):100。
5.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述层链状粘土矿物选自海泡石、凹凸棒、水镁石、蒙皂石中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述硅烷偶联剂为RH550、RH560和RH570中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述聚合单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯酮和N-乙烯基己内酰胺中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的至少一种;用碱调节pH值至6~7。
9.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述引发剂为亚硫酸氢钠、过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种;
所述引发剂与层链状粘土矿物的重量比为(0.1~0.8):100,优选为(0.2~0.5):100。
10.根据权利要求2所述的气滞塞用提切剂的制备方法,其特征在于:
所述步骤(2)中,所述搅拌速度为300~600转/分钟;
所述步骤(3)中,所述加热温度为50~70℃;
所述步骤(4)中,所述烘干温度为100~105℃。
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