CN110669481B

CN110669481B - 钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂

Info

Publication number: CN110669481B
Application number: CN201911003258.6A
Authority: CN
Inventors: 陈利; 赵秀平
Original assignee: SHIJIAZHUANG HUALAI DINGSHENG TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHIJIAZHUANG HUALAI DINGSHENG TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2039-10-22
Also published as: CN110669481A

Abstract

一种钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，它是由下述质量份数的原料制成的：清水100～120份，树胶树脂20～30份，性能改进剂10～20份，氯丙醇4.0～6.0份，3‑氯‑2‑羟基丙磺酸钠1.0～2.0份；上述的性能改进剂为聚乙烯醇。本发明的性能为：筛余量≤10.0％，水分≤12.0％，pH值9～10，4％～8％盐水室温下室温中压滤失量≤10.0mL，4％～8％盐水150℃老化后室温中压滤失量≤12.0mL。本发明性能良好，具有良好的抗盐降滤失性能，150℃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

技术领域

本发明涉及一种石油钻井液助剂，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：CN108587580A公开了一种钻井液用高温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、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、引发剂、树胶树脂、二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯醇。所述制备方法包括如下步骤：水溶液聚合，制备高温抗盐降滤失剂。CN109021943A公开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。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。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，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公开了一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法，该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公开了一种抗钙盐钻井液降滤失剂及制备方法，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，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。它抗钙降滤失性能好，而且具有降滤失剂和页岩抑制剂的双向功能。CN108084444A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。

上述技术使用的原料碱性强、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，具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个技术问题在于，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(或者说是钻井液抗盐降滤失剂用的改性树胶树脂)，其技术方案在于它是由下述质量份数(质量配比、重量配比)的原料制成的：清水100～120份，树胶树脂20～30份，性能改进剂10～20份，氯丙醇4.0～6.0份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.0～2.0份。上述的性能改进剂为聚乙烯醇。上述的树胶树脂为市售商品，树胶树脂含树胶、树脂及少量精油，主要成分为阿拉伯树脂胶，呈粉末状，粒径大小为60目～100目。

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：在反应釜内加入清水100～120份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10～12，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至50℃～60℃，进行反应，反应时间为8～10h(8～10小时)，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃～60℃，得到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，所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂是由下述质量份数的原料制成的：清水100份，树胶树脂25份，性能改进剂即聚乙烯醇15份，氯丙醇4.0份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.5份。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：在反应釜内加入清水100份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10.5，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至50℃，进行反应，反应时间为10h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃，得到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质量份数的原料制成的：清水110份，树胶树脂30份，性能改进剂即聚乙烯醇10份，氯丙醇4.5份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.0份。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：在反应釜内加入清水110份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至11.5，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至55℃，进行反应，反应时间为9h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃，得到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质量份数的原料制成的：清水120份，树胶树脂(阿拉伯树脂胶)30份，性能改进剂即聚乙烯醇20份，氯丙醇5.5份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.5份。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：在反应釜内加入清水120份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至11，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至60℃，进行反应，反应时间为8h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为55℃，得到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、树胶树脂、性能改进剂(聚乙烯醇)、氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠。所述制备方法包括如下工艺步骤：将树胶树脂、聚乙烯醇搅拌溶解后，加入一定量的NaOH溶液调节pH值，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，经过一定温度和反应时间，得到粘稠状液体，最后将粘稠状液体烘干粉碎，即得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和表2。本发明的性能为：筛余量≤10.0％，水分≤10.0％，pH值9～10，4％～10％盐水室温下室温中压滤失量≤10.0mL，4％～10％盐水150℃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，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150℃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。实施例1～3为本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂及其制备方法。显然，所描述的实施例仅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质量份数的原料制成的：清水100份，树胶树脂25份，性能改进剂即聚乙烯醇15份，氯丙醇4.0份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.5份。

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：在反应釜内加入清水100份、开启搅拌情况下(搅拌器转速为75～90r/min)，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10.5，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至50℃，进行反应，反应时间为10h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃，得到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质量份数的原料制成的：清水110份，树胶树脂30份，性能改进剂即聚乙烯醇10份，氯丙醇4.5份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.0份。

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：在反应釜内加入清水110份、开启搅拌情况下(搅拌器转速为70～85r/min)，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至11.5，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至55℃，进行反应，反应时间为9h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃，得到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质量份数的原料制成的：清水120份，树胶树脂(阿拉伯树脂胶)30份，性能改进剂即聚乙烯醇20份，氯丙醇5.5份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.5份。

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：在反应釜内加入清水120份、开启搅拌情况下(搅拌器转速为65～80r/min)，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至11，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至60℃，进行反应，反应时间为8h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为55℃，得到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，树胶树脂含树胶、树脂及少量精油，主要成分：阿拉伯树脂胶，呈粉末状，粒径大小为60目～100目。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。

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％。

以下为本发明的试验部分：

筛余量：称取试样50g(称准至0.01g)，放在孔径为0.59mm的标准筛中，立即用手摇动，拍击标准筛直至试样不再漏下为止，称筛余物的质量，细度按下式计算。

式中：

F——筛余量，％；

m₄——筛余物质量，单位为克(g)；

m——试样质量，单位为克(g)。

水分测定：采用在105℃±2℃下干燥2h已知质量的称量瓶，称取约1g～1.5g试样准确至0.0001g，放于105℃±2℃烘箱中烘4h后取出，立即放入干燥器内冷却30min后称量，水分按下式计算。

式中：

W——水分，％；

m₂——试样和称量瓶质量，单位为克(g)；

m₃——干燥后试样和称量瓶质量，单位为克(g)；

m₁——称量瓶质量，单位为克(g)。

pH值：称取0.3g试样置于50mL的烧杯中，加入30mL蒸馏水，在室温下用磁力搅拌器搅拌溶解1h。用精密pH试纸测溶液的pH值。

钻井液性能：

基浆的配制：量取350mL蒸馏水置于杯中，加入22.5g钻井液试验用钠膨润土和0.75g的无水碳酸钠，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。

氯化钠盐水浆钻井液性能试验(常温)：分别向三杯基浆中加入8.0g样品，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的样品，再分别向三杯加入14.0g、21g、28g氯化钠，高速搅拌10min，并加入2mL20％的氢氧化钠溶液，以调节体系的pH值，在常温下，采用中压滤失仪测定其失水量，压差为(690±35)kPa。

氯化钠盐水浆钻井液性能试验(高温老化)：分别向三杯基浆中加入8.0g样品，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的样品，再分别向三杯加入14.0g、21g、28g氯化钠，高速搅拌10min，并加入2mL 20％的氢氧化钠溶液，以调节体系的pH值，将钻井液转入高温罐中，在150℃热滚16h，取出高温罐，冷却后打开，搅拌均匀后，在常温下，采用中压滤失仪测定其失水量，压差为(690±35)kPa。

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理化性能测定结果

实施例	筛余量，％	水分，％	pH值
				实施例1	6.2	7.7	9.2
实施例2	5.4	7.2	10.0
				实施例3	5.9	8.1	9.5

表2各实施例制备的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂滤失性能测定结果

由表1和表2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9～10，4％～8％盐水室温下室温中压滤失量≤10.0mL，4％～8％盐水150℃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)，且本发明的制备工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现。经过150℃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，150℃高温老化后仍体现出良好的抗盐性能，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

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质量份数的原料制成的：清水100~120份，树胶树脂20~30份，性能改进剂10~20份，氯丙醇4.0~6.0份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.0~2.0份；上述的性能改进剂为聚乙烯醇；上述的树胶树脂为阿拉伯树脂胶；

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：在反应釜内加入清水100~120份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20%的NaOH溶液调节pH值至10~12，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至50℃～60℃，进行反应，反应时间为8～10h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃～60℃，得到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，其特征在于它是由下述质量份数的原料制成的：清水100份，树胶树脂即阿拉伯树脂胶25份，性能改进剂即聚乙烯醇15份，氯丙醇4.0份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.5份；

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：在反应釜内加入清水100份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20%的NaOH溶液调节pH值至10.5，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至50℃，进行反应，反应时间为10h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃，得到粉末即为钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂。

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质量份数的原料制成的：清水110份，树胶树脂即阿拉伯树脂胶30份，性能改进剂即聚乙烯醇10份，氯丙醇4.5份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.0份；

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：在反应釜内加入清水110份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20%的NaOH溶液调节pH值至11.5，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至55℃，进行反应，反应时间为9h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为50℃，得到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质量份数的原料制成的：清水120份，树胶树脂即阿拉伯树脂胶30份，性能改进剂即聚乙烯醇20份，氯丙醇5.5份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠1.5份；

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：在反应釜内加入清水120份、开启搅拌情况下，按上述质量配比依次加入树胶树脂、性能改进剂搅拌溶解后，加入质量百分比浓度为20%的NaOH溶液调节pH值至11，再加入氯丙醇、3-氯-2-羟基丙磺酸钠，缓慢加热至60℃，进行反应，反应时间为8h，得到粘稠状液体，最后将该粘稠状液体烘干粉碎，烘干温度为55℃，得到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或2或3或4所述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂，其特征在于上述的钻井液用抗盐降滤失剂改性树胶树脂的制备方法中，搅拌速率为50～100r/min。