CN111548776B - 一种钻井液降失水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种钻井液降失水剂及其制备方法,降失水剂由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺54%‑67%,碳酸钙10%‑13%,黏土12%‑17%,海藻酸钠10%‑15%和氧化石墨烯0.5‑1%;将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;将海藻酸钠和氧化石墨烯混合均匀,然后加入混合物中,最后搅拌混合均匀即可。本发明保持了较低的滤失量(≤8ml),快速在渗透滤面上形成坚韧滤饼,可对井壁起到良好的保护。
Description
技术领域
本发明涉及油气钻井技术领域,特别是指一种钻井液降失水剂及其制备方法。
背景技术
钻井液是油气钻探的血液,其性能对于油气钻探效率、成本、环保、钻探的安全等至关重要。而钻井液中的降失水剂可以通过低渗透形成薄而致密的柔性滤饼,有效防止渗漏,但是随着井深、井压以及温度的升高等,降失水剂容易失效。而已有的降失水剂形成的柔性滤饼存在高温下效果变差、对井壁的稳定作用有限,不能起到防塌的作用。
发明内容
本发明提出一种钻井液降失水剂及其制备方法,保持了较低的滤失量(≤8ml),快速在渗透滤面上形成坚韧滤饼,可对井壁起到良好的保护。
本发明的技术方案是这样实现的:一种钻井液降失水剂,由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺54%-67%,碳酸钙10%-13%,黏土12%-17%,海藻酸钠10%-15%和氧化石墨烯0.5-1%。
进一步地,淀粉接枝丙烯酰胺由以下质量百分比的材料制备而成:一级淀粉20-25%,丙烯酸12-15%,丙烯酰胺10%-13%,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.4-0.6%,引发剂1.2-1.5%,剩余量为水。
进一步地,引发剂为过硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种。
进一步地,淀粉接枝丙烯酰胺59%,碳酸钙10%,黏土15%,海藻酸钠15%和氧化石墨烯1%。
一种钻井液降失水剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备淀粉接枝丙烯酰胺;
(2)将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与步骤(1)制备的淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;
(3)将海藻酸钠和氧化石墨烯超声振荡混合均匀,然后加入步骤(2)中的混合物中,最后搅拌混合均匀即可。
进一步地,步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:将一级淀粉加入水中,在惰性气体保护下,恒温搅拌30-40min,加入引发剂继续恒温搅拌1-2h,然后加入丙烯酸和丙烯酰胺,搅拌溶解后,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,恒温搅拌反应4-5h,最后干燥粉碎,粉碎后≤0.150mm。
进一步地,步骤(1)中,恒温搅拌的温度为40-60℃。
本发明的有益效果:
本发明的降失水剂在保持较高的粘度时,可保持较低的切力,有利于提高钻速;保持了较低的滤失量(≤8ml),及时在渗透滤面上形成坚韧滤饼,封堵钻井液进入目的层,可对井壁起到良好的保护。
本发明通过加入海藻酸钠和氧化石墨烯,降低了钻井液的切力,提高了滤饼成型的速率和坚韧性,有利于提高井壁的稳定性,具有防塌作用。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付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。
实施例一
一种钻井液降失水剂,由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺54%,碳酸钙13%,黏土17%,海藻酸钠15%和氧化石墨烯1%。
淀粉接枝丙烯酰胺由以下质量百分比的材料制备而成:一级淀粉20%,丙烯酸14%,丙烯酰胺10%,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.4%,引发剂1.2%,剩余量为水,引发剂为过硫酸铵。
所述的钻井液降失水剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备淀粉接枝丙烯酰胺;
(2)将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与步骤(1)制备的淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;
(3)将海藻酸钠和氧化石墨烯混合均匀,然后加入步骤(2)中的混合物中,最后搅拌混合均匀即可。
步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:将一级淀粉加入水中,在惰性气体保护下,恒温搅拌30min,加入引发剂继续恒温搅拌1h,然后加入丙烯酸和丙烯酰胺,搅拌溶解后,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,恒温搅拌反应4h,最后干燥粉碎,粉碎后≤0.150mm,步骤(1)中,恒温搅拌的温度为50℃。
实施例二
一种钻井液降失水剂,由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺59%,碳酸钙10%,黏土15%,海藻酸钠15%和氧化石墨烯1%。
淀粉接枝丙烯酰胺由以下质量百分比的材料制备而成:一级淀粉25%,丙烯酸15%,丙烯酰胺13%,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.6%,引发剂1.5%,剩余量为水,引发剂为过硫酸铵。
一种钻井液降失水剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备淀粉接枝丙烯酰胺;
(2)将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与步骤(1)制备的淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;
(3)将海藻酸钠和氧化石墨烯混合均匀,然后加入步骤(2)中的混合物中,最后搅拌混合均匀即可。
步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:将一级淀粉加入水中,在惰性气体保护下,恒温搅拌40min,加入引发剂继续恒温搅拌2h,然后加入丙烯酸和丙烯酰胺,搅拌溶解后,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,恒温搅拌反应5h,最后干燥粉碎,粉碎后≤0.150mm,步骤(1)中,恒温搅拌的温度为60℃。
实施例三
一种钻井液降失水剂,由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺67%,碳酸钙10%,黏土12%,海藻酸钠10.5%和氧化石墨烯0.5%。
淀粉接枝丙烯酰胺由以下质量百分比的材料制备而成:一级淀粉23%,丙烯酸12%,丙烯酰胺12%,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5%,引发剂1.3%,剩余量为水,引发剂为过硫酸铵。
一种钻井液降失水剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备淀粉接枝丙烯酰胺;
(2)将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与步骤(1)制备的淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;
(3)将海藻酸钠和氧化石墨烯混合均匀,然后加入步骤(2)中的混合物中,最后搅拌混合均匀即可。
步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:将一级淀粉加入水中,在惰性气体保护下,恒温搅拌35min,加入引发剂继续恒温搅拌1.5h,然后加入丙烯酸和丙烯酰胺,搅拌溶解后,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,恒温搅拌反应4.5h,最后干燥粉碎,粉碎后≤0.150mm,步骤(1)中,恒温搅拌的温度为40℃。
实施例四
一种钻井液降失水剂,由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺63%,碳酸钙12%,黏土14%,海藻酸钠10.3%和氧化石墨烯0.7%。
淀粉接枝丙烯酰胺由以下质量百分比的材料制备而成:一级淀粉22%,丙烯酸13%,丙烯酰胺12%,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5%,引发剂1.4%,剩余量为水,引发剂为过硫酸铵。
一种钻井液降失水剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备淀粉接枝丙烯酰胺;
(2)将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与步骤(1)制备的淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;
(3)将海藻酸钠和氧化石墨烯混合均匀,然后加入步骤(2)中的混合物中,最后搅拌混合均匀即可。
步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:将一级淀粉加入水中,在惰性气体保护下,恒温搅拌35min,加入引发剂继续恒温搅拌1.5h,然后加入丙烯酸和丙烯酰胺,搅拌溶解后,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,恒温搅拌反应4.5h,最后干燥粉碎,粉碎后≤0.150mm,步骤(1)中,恒温搅拌的温度为40℃。
对比例一
本对比例与实施例二基本相同,不同之处在于:去掉海藻酸钠和氧化石墨烯。
对实施例一至四进行性能测试:
(1)配置复合盐水浆:
将15.9g氯化钠、4.6g的氯化镁、1.8g的氯化钙搅拌溶解后,在高速搅拌机上边搅拌加入52.5g的钙土以及3.15g的无水碳酸钠,高速搅拌30min,在24℃±5℃下密闭养护24h。
(2)钻井液滤失量测试:
(1)中配置的复合盐水浆作为基浆,向基浆中加入0.3%的本发明的降失水剂,高速搅拌30min,然后进行高温老化,温度为180℃下老化16h,按照GB/T16783.2-2012的方法测试高温老化后的滤失量、粘度和切力。
从对比例一和实施例二可以看出,本发明通过加入海藻酸钠和氧化石墨烯,降低了钻井液的切力和滤失量。另外,海藻酸钠和氧化石墨烯的加入,提高了滤饼成型的速率和坚韧性,有利于提高井壁的稳定性,具有防塌作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种钻井液降失水剂,其特征在于:由以下质量百分比的材料制备而成:淀粉接枝丙烯酰胺59%,碳酸钙10%,黏土15%,海藻酸钠15%和氧化石墨烯1%;
淀粉接枝丙烯酰胺由以下质量百分比的材料制备而成:一级淀粉20-25%,丙烯酸12-15%,丙烯酰胺10%-13%,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.4-0.6%,引发剂1.2-1.5%,剩余量为水;引发剂为过硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种;
所述的一种钻井液降失水剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备淀粉接枝丙烯酰胺;
(2)将碳酸钙和黏土混合后粉碎研磨,研磨后粒径≤0.150mm,然后与步骤(1)制备的淀粉接枝丙烯酰胺混合均匀,得到混合物;
(3)将海藻酸钠和氧化石墨烯混合均匀,然后加入步骤(2)中的混合物中,最后搅拌混合均匀即可;
步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:将一级淀粉加入水中,在惰性气体保护下,恒温搅拌30-40min,加入引发剂继续恒温搅拌1-2h,然后加入丙烯酸和丙烯酰胺,搅拌溶解后,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,恒温搅拌反应4-5h,最后干燥粉碎,粉碎后≤0.150mm;
步骤(1)中,制备淀粉接枝丙烯酰胺具体步骤如下:步骤(1)中,恒温搅拌的温度为40-60℃。
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