CN111662693A - 一种钻井液用抗盐降滤失剂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田开采钻井处理剂技术领域，具体涉及一种钻井液用抗盐降滤失剂及其生产方法。本发明提供的钻井液用抗盐降滤失剂，包括以下重量份数的原料：聚丙烯酰胺33～40份，淀粉醚31～39份，聚阴离子纤维素20～30份、分散剂2～10份、引发剂0.8～1.8份，水80～150份。本发明提供的钻井液用抗盐降滤失剂抗盐能力强，抗高温能力良好，流变性能稳定，在不饱和盐水、饱和盐水和复合盐水体系中都有显著效果，且属于非磺化产品，无毒害、环保，易降解，可以在各种水基钻井液中使用。
Description
技术领域
本发明属于油田开采钻井处理剂技术领域，具体涉及一种钻井液用抗盐降滤失剂及其生产方法。
背景技术
石油是现代社会不可或缺的不可再生资源之一，它的开采和利用对国民经济的发展具有重要的作用。随着经济飞速发展，人类对石油资源的需求量越来越大。在浅部地层和中部地层的石油开采已经不能满足人们生产上的需求了，常规油气开发已逐渐走向深部地层，除了对钻井工具提出了新的要求外，首要的任务就是解决深井、超深井井下高温高压环境对钻井液性能的影响。滤失控制是钻井液的基本性能要求之一，钻井液的滤失性是指在一定的温度下，当井筒内钻井液压力大于地层孔隙压力时，钻井液中的自由相扩散到地层中去。进入到地层中的自由相会带来一系列的问题，尤其是对于泥页岩含量高的地层很容易引起井壁的坍塌，而且还会造成储层的污染，当钻井液中的一些表面活性剂进入地层后会造成地层的润湿反转，给原油的开采带来很大的困难，所以控制钻井液的滤失量尤为重要。
然而，随着钻井的深度不断加深，地层的温度会升高，使钻井液的性能受到影响，如高温交联、高温降解、高温失效、高温减稠、发酵。同时，部分地层的含盐量也很高，这也会严重影响钻井液的性能。降滤失剂是用以保证钻井液性能稳定，降滤失剂作为油气田作业中重要的一类钻井液添加剂，对保证安全、快速、高效钻井起着重要作用，随着勘探开发向深度地层发展，对其性能带来了极大的挑战。
目前，现场使用的降滤失剂种类繁多，应用最多的是丙烯酰胺类聚合物降滤失剂，但其耐温能力差，在深井、超深井作业过程中尤为明显，在较高温度下降滤失剂发生分解，降滤失效果减弱，为增加其降滤失效果，增加降滤失剂的用量，导致生产成本增加且影响钻井液的流变性。同时，该类产品抗温抗盐能力较差，在海水和饱和盐水钻井液中降滤失效果不理想。在浓度更高的有机盐钻井液中，其降滤失效果更差，有时甚至全部失效。
中国专利申请CN101735779A公开了一种抗高温抗饱和盐的降滤失剂，包括如下组份的原料：改性淀粉、聚丙烯腈水解物、丙烯磺酸盐类和引发剂。该降滤失剂具有的显著特点是在饱和盐钻井液体系中，在高温高压情况下，饱和盐水浆中降滤失效果也非常好。但是仍有一些不足，尤其是在高温、高压、大温差、大压差和高矿化度等恶劣复杂地层环境下，存在用量过大导致钻井液流变性能难以控制等缺点。同时，其采用聚丙烯腈水解物、丙烯磺酸盐类为原料成本高；制备工艺复杂，不利于推广应用。
因此现在对于综合效果优良的降滤失剂由很大的市场需求，对于既具有较强的封堵裂缝能力和稳定泥浆流变性，具有优良的降滤失性能，同时还具有良好的抗高温抗盐性能的降滤失剂的研究具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钻井液用抗盐降滤失剂及其生产方法。本发明提供的钻井液用抗盐降滤失剂，在生产和使用环节均具有环境友好、封堵性较好、降滤失性能优越等特点，有很好的抗温抗盐能力、粘度较低、价格低廉、生产工艺简单等特点，可以在各种水基钻井液中使用。
本发明的技术方案是：
一种钻井液用抗盐降滤失剂，包括如下组分及其重量份数：聚丙烯酰胺33～40份，淀粉醚31～39份，聚阴离子纤维素20～30份、分散剂2～10份、引发剂0.8～1.8份，水80～150份。
进一步地，所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺38份，淀粉醚33份，聚阴离子纤维素25份、分散剂8份、引发剂1.2份，水100份。
进一步地，所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比1～3：2～7：11～17组成。
更进一步地，所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比2：5：13组成。
进一步地，所述引发剂为过硫酸铵、过氧化氢或硫酸钾中的一种。
另外，本发明还提供了一种所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将水聚丙烯酰胺、淀粉醚，混合均匀后升温至150-160℃，恒温2-3小时，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，得混合液A；
S2、将聚阴离子纤维素和分散剂加入到混合液A中，搅拌20～50min，加热至60～80℃，继续反应1～3h，得到粘稠状液体，冷冻干燥、粉碎，即得。
进一步地，所述步骤S1中的混合时的搅拌速度为120～180转/分钟。
进一步地，所述步骤S1中的聚合反应的时间为2～3h。
本发明提供的钻井液用降滤失剂是一种耐温抗盐的合成聚合物，通过丙烯酰胺、淀粉醚、聚阴离子纤维素等组分反应而成。本产品成粉末状，可直接使用，快速溶解，在钻井液中有着良好的分散性。由于引入多种耐温、抗盐基团，从而提高了共聚物分子的刚性，提高其耐温、抗盐能力。不仅能有效降低钻井液滤失量、改善泥饼质量、抗温、抗盐钙污染能力强。并且在钻井液中不影响流变性，与各种处理剂配伍性良好。本产品无毒，对环境无污染。适用于各种淡水、盐水、海水钻井液体系。
本发明中还添加了由环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按1～3：2～7：11～17组成的分散剂，能够有效提高了高温高盐条件下其在粘土粒子表面的吸附量，可以使添加的各组分更加均匀的分散于钻井液降滤失剂体系中，从而提高了制备的水基钻井液的抗高温抗盐性能。
与现有技术相比，本发明提供的钻井液用抗盐降滤失剂具有以下优势：
(1)本发明提供的钻井液用抗盐降滤失剂具有良好的抗温性能，在淡水钻井液和盐水钻井液中抗高温可达260℃；同时具有良好的抗盐能力，和分散性，使用过程中可直接加入泥浆中，能够快速溶解，不需要配置成胶液。
(2)本发明提供的钻井液用抗盐降滤失剂，制备方法工艺简单，属非磺化产品，无毒害、环保，易降解，减少了对环境的污染，可以在各种水基钻井液中使用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
其中，本发明所用试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。
实施例1钻井液用抗盐降滤失剂
所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺33份，淀粉醚31份，聚阴离子纤维素20份、分散剂2份、过硫酸铵0.8份，水80份。
所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比1：7：17组成。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将水聚丙烯酰胺、淀粉醚，混合均匀后升温至150℃，恒温2小时，再加入过硫酸铵进行水溶液聚合反应，得混合液A；
S2、将聚阴离子纤维素和分散剂加入到混合液A中，搅拌20min，加热至60℃，继续反应1h，得到粘稠状液体，冷冻干燥、粉碎，即得。
所述步骤S1中的混合时的搅拌速度为120转/分钟。
所述步骤S1中的聚合反应的时间为2h。
实施例2钻井液用抗盐降滤失剂
所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺38份，淀粉醚33份，聚阴离子纤维素25份、分散剂8份、过氧化氢1.2份，水100份。
所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比2：5：13组成。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将水聚丙烯酰胺、淀粉醚，混合均匀后升温至155℃，恒温2.5小时，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，得混合液A；
S2、将聚阴离子纤维素和分散剂加入到混合液A中，搅拌40min，加热至70℃，继续反应2h，得到粘稠状液体，冷冻干燥、粉碎，即得。
所述步骤S1中的混合时的搅拌速度为160转/分钟。
所述步骤S1中的聚合反应的时间为2.5h。
实施例3钻井液用抗盐降滤失剂
所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：：聚丙烯酰胺40份，淀粉醚39份，聚阴离子纤维素30份、分散剂10份、硫酸钾1.8份，水150份。
所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比3：2：11组成。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将水聚丙烯酰胺、淀粉醚，混合均匀后升温至160℃，恒温3小时，再加入硫酸钾进行水溶液聚合反应，得混合液A；
S2、将聚阴离子纤维素和分散剂加入到混合液A中，搅拌50min，加热至80℃，继续反应3h，得到粘稠状液体，冷冻干燥、粉碎，即得。
所述步骤S1中的混合时的搅拌速度为180转/分钟。
所述步骤S1中的聚合反应的时间为3h。
对比例1钻井液用抗盐降滤失剂
所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺38份，淀粉醚33份，聚阴离子纤维素25份、分散剂8份、过氧化氢1.2份，水100份。
所述分散剂为环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比5：13组成。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，所述分散剂中未添加环烷酸酰胺。
对比例2钻井液用抗盐降滤失剂
所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺38份，淀粉醚33份，聚阴离子纤维素25份、分散剂8份、过氧化氢1.2份，水100份。
所述分散剂为环烷酸酰胺、聚乙烯醇按重量比2：13组成。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，所述分散剂未添加环氧康油酸丁酯。
对比例3钻井液用抗盐降滤失剂
所述的钻井液用抗盐降滤失剂，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺38份，淀粉醚33份，聚阴离子纤维素25份、分散剂8份、过氧化氢1.2份，水100份。
所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比1：1：1组成。
所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比1：1：1组成。
试验例一、降滤失性能和流变性能测试
1、试验材料：实施例1-3，对比例1-3制备的降滤失剂。
2、试验方法：将实施例1-3，对比例1-3制备的降滤失剂分别加入到淡水钻井液配方和盐水钻井液配方中，在260℃，16h的条件下进行性能测试。
淡水钻井液配方为100份6.4％钠土浆+3份降滤失剂；盐水钻井液配方为100份6.4％钠土浆+30份NaCl+5份降滤失剂+0.2份NaOH。6.4％钠土浆的配制方法为，1000ml试验用三级蒸馏水+64g试验用钠土，2000转搅拌1小时，室温养护24h。测量其流变性能(包括表观粘度AV，塑性粘度PV)以及常温中亚滤失量API和高温高压滤失量HTHP，测定温度与相应的老化温度相同，测试压强为3.5MPa.
3、试验结果
试验结果见表1。
表1降滤失性能测试结果
由表1可知，在淡水钻井液中和较高浓度的盐水钻井液，由本发明实施例1-3制备得到的降滤失剂的抗高温可达260℃，并且在滚动16小时后降滤失效果依然良好，其中实施例2的实验效果最好，为本发明的最佳实施例，而相比之下，对比例1-3制备的降滤失剂在淡水钻井液中的高温高压降滤失效果差。由此可看出，由本发明制备得到的降滤失剂大大提高了在各类水基钻井液体系中的抗高温、抗盐性能，高温高压滤失量较小，且对基浆流变性影响小，可更好地起到保护井壁的作用，大大减少对地层的伤害。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种钻井液用抗盐降滤失剂，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：聚丙烯酰胺33～40份，淀粉醚31～39份，聚阴离子纤维素20～30份、分散剂2～10份、引发剂0.8～1.8份，水80～150份。
2.如权利要求1所述的钻井液用抗盐降滤失剂，其特征在于，由如下组分及其重量份数组成：聚丙烯酰胺38份，淀粉醚33份，聚阴离子纤维素25份、分散剂8份、引发剂1.2份，水100份。
3.如权利要求1或2所述的钻井液用抗盐降滤失剂，其特征在于，所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比1～3：2～7：11～17组成。
4.如权利要求3所述的钻井液用抗盐降滤失剂，其特征在于，所述分散剂为环烷酸酰胺、环氧康油酸丁酯和聚乙烯醇按重量比2：5：13组成。
5.如权利要求1或2所述的钻井液用抗盐降滤失剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过氧化氢或硫酸钾中的一种。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将水聚丙烯酰胺、淀粉醚，混合均匀后升温至150-160℃，恒温2-3小时，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，得混合液A；
S2、将聚阴离子纤维素和分散剂加入到混合液A中，搅拌20～50min，加热至60～80℃，继续反应1～3h，得到粘稠状液体，冷冻干燥、粉碎，即得。
7.如权利要求6所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的混合时的搅拌速度为120～180转/分钟。
8.如权利要求6所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的聚合反应的时间为2～3h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A salt resistant filtrate reducer for drilling fluid and its production method Effective date of registration: 20220530 Granted publication date: 20210202 Pledgee: Jiangsu Fengxian Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: JIANGSU PAC & CMC MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2022320000252 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |