CN1110707A - 钻井液稀释剂 - Google Patents

Abstract

一种钻井液稀释剂，是钻井液的降粘剂，降粘切 效果显著，抗高温性能好。以木质素磺酸盐为主要原 料，它含有许多羟基，用双氧水作引发剂，能与两种丙烯基单体CH₂＝CH-CONH₂和CH₂＝CH-COOH进行接技反应，从而可使木质磺酸盐分子带上能与钻井液中粘土颗粒强烈吸附的酰胺基团(-CONH₂)和水化基团(-COOH)，这些基团能吸附于粘土颗粒上；其它羧基(-COO^-)和磺酸基(-SO₃ ^-)等水化基团可形成较厚层的水化膜，进而拆散钻井液的内部空间网架结构，达到降粘目的。用FeSO₄·7H₂O进行络合，可提高化合物稳定性和抗温性。

Description

本发明涉及石油勘探井和生产井在钻井过程中所使用的一种钻井液稀释剂。

石油勘探井和油田生产井，在钻井过程中通过钻杆串上钻头的旋转来破碎地下岩层，所破碎岩屑由钻杆注入的钻井液经环形空间带到地面。钻井液在钻井过程中是不可缺少的，同时钻井液性能的好坏关系到钻井井身的质量和钻井速度。钻井液的性能必须符合地下地层的要求，而钻井液的一些性能指标是随着钻进和时间、温度在发生变化，如钻井液的粘度、切力随着钻进或长时间老化或温度升高而提高，钻井液的粘度、切力提高了则影响钻井速度的提高，因而要用稀释剂处理钻井液，使钻井液的粘度（稠度）切力降低。目前，常用的稀释剂有磺化栲胶（SMk）、磺化丹宁（SMT）、铁铬盐（FCLS）、无铬稀释剂（LGV）和聚合物稀释剂（xy-27）等，这些稀释剂都存在一定的问题。其中磺化栲胶的作用时效短，磺化丹宁（SMT）的抗温性能比磺化栲胶强一些，但成本较高;铁铬盐（FCLS）是一种较好的稀释剂，但由于含有有毒的离子（Cr³⁺），在推广应用上受到限制;无铬稀释剂（LGV）的稀释效果和抗高温性也较差，聚合物稀释剂（xy-27）适应范围小，只适用聚合物钻井液。综合上述，目前处理钻井液所采用的几种稀释剂，在使用过程中都存在一定的问题，在此基础上提出本发明。

本发明的目的在于避免上述现有技术中不足之处，而提供一种能抗高温、降粘和降切力效果更好且性能稳定的钻井液稀释剂。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：以木质素磺酸盐为原料，它含有许多羟基，以双氧水作引发剂，能够与两种丙烯基单位体CH₂＝CH-CONH₂和CH₂＝CH-COOH进行接枝反应，从而可使木质素磺酸盐分子带上能与粘土强烈吸附的酰胺基团（-CONH₂）和水化基团（-COOH），用NaOH中和后，可使羧基（-COOH）变成羧钠基（-COONa），（-COONa）和原有的磺酸钠基（-SO₃Na）等水化基团可形成较厚层的水化膜，进而可拆散钻井液的内部空间网架结构，显著地降低钻井液的粘度和切力。如用FeSO₄·7H₂O进行络合，能够增加其水溶性和抗高温的稳定性，另外也具有一定的抗盐能力，可达到本发明的目的。

本发明与上述现有技术相比可具有如下效果：由于本稀释剂分子上带有能与粘土强烈吸附的酰胺基因（-CONH₂）和水化基团（-COOH），这些基团能吸附于钻井液中粘土颗粒上，其他羧钠基（-COONa）和磺酸钠基（-SO₃Na）水化基团可形成较厚层的水化膜，有利于拆散钻井液的内部空间网架结构，可显著地降低钻井液的粘度和切力;同时，加入FeSO₄·7H₂O形成络合物，可增加其水溶性和抗高温的稳定性，本稀释剂能广泛应用于各种水基钻井液中。另外，所采用木质素可由橡碗废渣中提取，各地栲胶厂废渣堆积如山，可为废物利用创造条件。

下面将通过实施例对本发明作进一步说明：

成份与比例，按百分比重量计，以水为溶剂，含有：

（a）木质素磺酸盐30%，结构式：

（b）丙烯酰胺3～4%，结构式CH₂＝CH-CONH₂

（c）丙烯酸5～7%，结构式CH₂＝CH-COOH

（d）双氧化水（H₂O₂）2～4%

（e）氢氧化钠（NaOH）4～7%

其中水的百分比：1-（a+b+c+d+e）

上述反应式：

上述反应物中可加入（f）硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O）1～2%，反应式：

水的百分比则为：1-（a+b+c+d+e+f）

上述各反应物中：

OH-羟基

OCH₃-甲氧基

CH₂-CH₂-CONH-丙酰胺基

CH₂-CH₂-COOH-羧乙基

-代表木质素分子中含有与

结构相似的基本单位

COO-代表含羧乙基和丙酰胺基的木质素磺酸盐分子

上述反应中氢氧化钠可由等当量的氢氧化钾代替。

FeSO₄·7H₂O可由等当量的硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）或者三氯化铝（ALCL₃）或其它金属络离子无机盐替代。其形成结构式：

式中：M-代表络合金属离子。

双氧水H₂O₂可由等当量的硫酸H₂SO₄或氯化锌（ZnCL₂）或其它氧化还原引发剂替代。

上述产品的生产方法依序为：

（1）把水加温40～50℃，加入本质素磺酸盐;

（2）加入双氧水：

（3）加温80～95℃，加入丙烯酰胺和丙烯酸;

（4）反应2～4小时，加入浓度为20%的氢氧化钠或等当量的氢氧化钾溶液;

（5）反应1小时，加入浓度为10%的硫酸亚铁溶液;

（6）反应2小时后，将化合物溶液在100℃下浓缩到浓度为30%～40%，而后进行烘干粉碎，烘干温度不能大于110℃。

钻井液与稀释剂的比例可控制在100∶0.1～1。

Claims (6)

1、一种钻井液稀释剂，以水为溶剂，其特征在于含有(按重量百分比)：

a、木质素磺酸盐30%，

b、丙烯酰胺3～4%，结构式：CH₂=CH-CONH₂

c、丙烯酸5～7%，结构式：CH₂=CH-COOH

d、双氧水2～4%，分子式：H₂O₂

e、氢氧化钠4～7%，分子式：NaOH

上述原料反应式

其中水的百分比：1-(a+b+c+d+e)。

2、根据权利要求1所述的稀释剂，其特征在于：氢氧化钠反应之后化合物中可+

f、硫酸亚铁1～2%，分子式：FeSO₄·7H₂O。

反应生成络合物：

则水的百分比：1-（a+b+c+d+e+f）

3、根据权利要求1所述的稀释剂，其特征在于：氢氧化钠可由等当量的氢氧化钾替代。

4、根据权利要求2所述的稀释剂，其特征在于：FeSO₄·7H₂O可由等当量的CuSO₄或者ALcL₃或其它金属络离子无机盐替代。

5、根据权利要求1所述的稀释剂，其特征在于：H₂O₂可由等当量H₂SO₄或ZnCL₂或其它氧化还原引发剂替代。

6、一种生产权利要求1和2的产品的方法，其特征在于：

（1）把水加温40～50℃，加入本质素磺酸盐;

（2）加入双氧水;

（3）加温80～95℃，加入丙烯酰胺和丙烯酸;

（4）2～4小时后，加入浓度为20%的氢氧化钠或等当量的氢氧化钾溶液;

（5）反应1小时，加入浓度为10%的硫酸亚铁溶液;

（6）反应2小时后，将化合物溶液在100℃下浓缩到浓度为30%～40%，而后进行烘干粉碎，烘干温度不能大于110℃。