CN111876139A - 油基钻井液用降滤失剂氧化沥青 - Google Patents

油基钻井液用降滤失剂氧化沥青 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,由如下重量份原料制成:质量分数40%的氢氧化钠溶液10‑12份、有机溶剂16‑20份、助剂3‑5份、二氯甲烷16‑20份、环氧丁烷6‑10份、氧化沥青40‑60份、分散剂4‑6份、白油20‑25份和柴油20‑25份,分散剂的加入使氧化沥青处于平衡状态,具有良好的热稳定性,增强了降滤失剂的作用。助剂促进制成的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青在运用时在发生溶胀作用,起到了降低渗透率的作用。该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青抗温性能好。原料中白油和柴油的添加,提高了该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青适应性。

Description

油基钻井液用降滤失剂氧化沥青
技术领域
本发明属于降滤失剂制备技术领域,具体涉及油基钻井液用降滤失剂氧化沥青。
背景技术
钻井液中自由水在压差作用下向地层渗滤的过程称为滤失。单位时间内滤失量过大会给钻井带来一系列不良的后果。高滤失量产生的松软且厚的泥饼,缩小了井眼与钻具环形空间的水力直径,使钻具与井壁泥饼的接触几率增大,易压差粘附卡钻或井眼缩径卡钻。解决阻卡过程中产生的高抽汲压力和激动压力,可能诱发井喷、井漏和井塌等复杂事故。另一方面,在油气储层井段,渗入地层的水可导致地层内部黏土颗粒膨胀和运移,导致生产层的堵塞,降低油井的产量,所以,在钻井液中需要添加大量的降滤失剂,以控制并降低滤失量。
发明专利CN109160970B公开了一种油基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法,该方法包括如下步骤:(1)将甲醇和去离子水加入三口烧瓶中搅拌20min使其均匀混合;(2)向步骤(1)中加入分散剂聚乙烯基吡咯烷酮同时通入氮气,在室温下磁力搅拌使其溶解;(3)向步骤(2)中分别加入丙烯酰胺、甲基丙烯酸十八酯,搅拌均匀后加入引发剂偶氮二异丁腈,将其置于水浴锅中均匀升温至70℃后开始计时反应5h,同时在不同反应时间段加入交联剂二乙烯基苯;(4)反应结束后冷却至室温,用无水乙醇洗涤后真空干燥,最后得到油基钻井液用聚合物降滤失剂。该方法合成的降滤失剂能够很好的分散在柴油中,同时具有辅助乳化的能力从而改善钻井液体系的综合性能。
发明内容
为了克服上述的技术问题,本发明提供油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,本产品能为油基钻井液提供与地层温度相适应、粒径与被封堵微裂缝的大小相匹配的、可变形的软化粒子,从而能够实现对各类微裂缝的有效封堵,起到良好的降滤失作用,保持井壁稳定。
本发明要解决的技术问题:
颗粒沥青应用于全油基钻井液过程中存在油溶度高,钻井液体系中缺乏沥青颗粒对地层孔道和裂缝进行有效封堵,使其滤失量增加,悬浮能力及抗高温能力变差且不同油基体系中适应性差等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,由如下重量份原料制成:质量分数40%的氢氧化钠溶液10-12份、有机溶剂16-20份、助剂3-5份、二氯甲烷16-20份、环氧丁烷6-10份、氧化沥青40-60份、分散剂4-6份、白油20-25份和柴油20-25份;
该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青由如下步骤制备:
第一步、在氮气保护下,向反应釜中加入质量分数40%的氢氧化钠溶液、有机溶剂和助剂,在40-60℃下碱化2h,加入二氯甲烷和环氧丁烷,升温至65-75℃反应2-4h,制得中间体A;
第二步、将氧化沥青和分散剂混合,15-20kHz超声10min,加入反应釜,将温度升至60-70℃,反应2-4h,反应结束后冷却至室温,制得中间体B;
第三步、将中间体A、中间体B、白油和柴油依次加入反应釜,升温至60℃,恒温搅拌1-3h,得到混合物a,在混合物a中加入质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值为7-8,加入氯化钠析出固体,将析出的固体放入烘箱中,在200℃条件下烘干3-4h,烘干后粉碎,过100目筛,即得油基钻井液用降滤失剂氧化沥青。
进一步地,有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇按质量比为3:2:1混合得到的混合物。
进一步地,中间体A、中间体B、白油和茶油的质量比为1-3:2:1:1。
进一步地,助剂由如下步骤制备:
S11、将质量比为1:4:2的木质素、丙烯酸和对乙烯基苯磺酸钠加入反应釜,设置温度为50℃,搅拌1h,加入过硫酸钾和二乙烯基苯,升高温度至70℃,搅拌5h,制得混合物b;
S12、将混合物b置于80℃的干燥箱中,干燥至固含量为40-60%,将干燥后的混合物b加入反应釜,再加入质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠,在50℃下反应2h,反应结束后在48℃下干燥5h,研磨过200目筛,即得助剂。
进一步地,步骤S11中木质素、过硫酸钾和二乙烯基苯的质量比为1:2:1;步骤S12中干燥后的混合物b、质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠的质量比为1:2:3。
进一步地,分散剂由如下步骤制备:
S21、选用干燥洁净的圆底烧瓶,通入氮气,在氮气保护下,向圆底烧瓶中加入聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑和甲苯,以20℃/min的升温速度升温至70℃,加入水杨醛和羧甲基纤维素;
S22、继续升温至140℃,在氮气保护下加热回流,至反应中无冷凝液滴落,停止加热,制得溶液c,将溶液c冷却至80℃后减压蒸馏,即得改性剂。
进一步地,步骤S21中聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑、甲苯、水杨醛和羧甲基纤维素的物质的量比为2:2:5:1:0.1-0.3。
本发明的有益效果:
制备的助剂中加了木质素,木质素分子上的苯环与甲醛碱性条件下发生缩合反应,生成类似于酚醛树脂的产物,同时在亚硫酸钠在苯环上的羟甲基反应生成磺酸钠,随着木质素缩合反应程度的加深的同时,乙烯基苯磺酸钠接枝在木质素大分子上,产物的分子量增大,助剂促进制成的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青在运用时在发生溶胀作用,起到了降低渗透率的作用。
降滤失剂的种类很多,但只有沥青类才具有吸附于粘土晶体颗粒侧面形成桥联缩小毛细孔径的机理作用,制备的分散剂中加入了羧甲基纤维素和甲苯,羧甲基纤维素具有良好的抗粘和抗盐性能,氧化沥青在甲苯中具有良好的溶解性,分散剂的加入使得反应体系流动性更好,使氧化沥青处于平衡状态,具有良好的热稳定性,氧化沥青和分散剂配合,在抑制氧化沥青在油基体系中絮凝沉积的同时,具有良好的分散性能增强了氧化沥青在降滤失剂的作用。
本发明制备的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青抗温性能好,在260℃以下均有良好降滤失效果,抗温性能好、适应性强,在白油基、柴油基体系内都可以使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,由如下重量份原料制成:质量分数40%的氢氧化钠溶液10份、有机溶剂16份、助剂3份、二氯甲烷16份、环氧丁烷6份、氧化沥青40份、分散剂4份、白油20份和柴油20份;
该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青由如下步骤制备:
第一步、在氮气保护下,向反应釜中加入质量分数40%的氢氧化钠溶液、有机溶剂和助剂,在40℃下碱化2h,加入二氯甲烷和环氧丁烷,升温至65℃反应2h,制得中间体A;
第二步、将氧化沥青和分散剂混合,15kHz超声10min,加入反应釜,将温度升至60℃,反应2h,反应结束后冷却至室温,制得中间体B;
第三步、将中间体A、中间体B、白油和柴油依次加入反应釜,升温至60℃,恒温搅拌1h,得到混合物a,在混合物a中加入质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值为7,加入氯化钠析出固体,将析出的固体放入烘箱中,在200℃条件下烘干3h,烘干后粉碎,过100目筛,即得油基钻井液用降滤失剂氧化沥青。
进一步地,有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇按质量比为3:2:1混合得到的混合物。
进一步地,中间体A、中间体B、白油和茶油的质量比为1:2:1:1。
进一步地,助剂由如下步骤制备:
S11、将质量比为1:4:2的木质素、丙烯酸和对乙烯基苯磺酸钠加入反应釜,设置温度为50℃,搅拌1h,加入过硫酸钾和二乙烯基苯,升高温度至70℃,搅拌5h,制得混合物b;
S12、将混合物b置于80℃的干燥箱中,干燥至固含量为40%,将干燥后的混合物b加入反应釜,再加入质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠,在50℃下反应2h,反应结束后在48℃下干燥5h,研磨过200目筛,即得助剂。
进一步地,步骤S11中木质素、过硫酸钾和二乙烯基苯的质量比为1:2:1;步骤S12中干燥后的混合物b、质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠的质量比为1:2:3。
进一步地,分散剂由如下步骤制备:
S21、选用干燥洁净的圆底烧瓶,通入氮气,在氮气保护下,向圆底烧瓶中加入聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑和甲苯,以20℃/min的升温速度升温至70℃,加入水杨醛和羧甲基纤维素;
S22、继续升温至140℃,在氮气保护下加热回流,至反应中无冷凝液滴落,停止加热,制得溶液c,将溶液c冷却至80℃后减压蒸馏,即得改性剂。
进一步地,步骤S21中聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑、甲苯、水杨醛和羧甲基纤维素的物质的量比为2:2:5:1:0.1。
实施例2
油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,由如下重量份原料制成:质量分数40%的氢氧化钠溶液11份、有机溶剂18份、助剂4份、二氯甲烷18份、环氧丁烷8份、氧化沥青50份、分散剂5份、白油23份和柴油23份;
该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青由如下步骤制备:
第一步、在氮气保护下,向反应釜中加入质量分数40%的氢氧化钠溶液、有机溶剂和助剂,在50℃下碱化2h,加入二氯甲烷和环氧丁烷,升温至70℃反应3h,制得中间体A;
第二步、将氧化沥青和分散剂混合,18kHz超声10min,加入反应釜,将温度升至50℃,反应3h,反应结束后冷却至室温,制得中间体B;
第三步、将中间体A、中间体B、白油和柴油依次加入反应釜,升温至60℃,恒温搅拌2h,得到混合物a,在混合物a中加入质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值为7,加入氯化钠析出固体,将析出的固体放入烘箱中,在200℃条件下烘干3h,烘干后粉碎,过100目筛,即得油基钻井液用降滤失剂氧化沥青。
进一步地,有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇按质量比为3:2:1混合得到的混合物。
进一步地,中间体A、中间体B、白油和茶油的质量比为2:2:1:1。
进一步地,助剂由如下步骤制备:
S11、将质量比为1:4:2的木质素、丙烯酸和对乙烯基苯磺酸钠加入反应釜,设置温度为50℃,搅拌1h,加入过硫酸钾和二乙烯基苯,升高温度至70℃,搅拌5h,制得混合物b;
S12、将混合物b置于80℃的干燥箱中,干燥至固含量为50%,将干燥后的混合物b加入反应釜,再加入质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠,在50℃下反应2h,反应结束后在48℃下干燥5h,研磨过200目筛,即得助剂。
进一步地,步骤S11中木质素、过硫酸钾和二乙烯基苯的质量比为1:2:1;步骤S12中干燥后的混合物b、质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠的质量比为1:2:3。
进一步地,分散剂由如下步骤制备:
S21、选用干燥洁净的圆底烧瓶,通入氮气,在氮气保护下,向圆底烧瓶中加入聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑和甲苯,以20℃/min的升温速度升温至70℃,加入水杨醛和羧甲基纤维素;
S22、继续升温至140℃,在氮气保护下加热回流,至反应中无冷凝液滴落,停止加热,制得溶液c,将溶液c冷却至80℃后减压蒸馏,即得改性剂。
进一步地,步骤S21中聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑、甲苯、水杨醛和羧甲基纤维素的物质的量比为2:2:5:1:0.2。
实施例3
油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,由如下重量份原料制成:质量分数40%的氢氧化钠溶液12份、有机溶剂20份、助剂5份、二氯甲烷20份、环氧丁烷10份、氧化沥青60份、分散剂6份、白油25份和柴油25份;
该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青由如下步骤制备:
第一步、在氮气保护下,向反应釜中加入质量分数40%的氢氧化钠溶液、有机溶剂和助剂,在60℃下碱化2h,加入二氯甲烷和环氧丁烷,升温至75℃反应4h,制得中间体A;
第二步、将氧化沥青和分散剂混合,20kHz超声10min,加入反应釜,将温度升至70℃,反应4h,反应结束后冷却至室温,制得中间体B;
第三步、将中间体A、中间体B、白油和柴油依次加入反应釜,升温至60℃,恒温搅拌3h,得到混合物a,在混合物a中加入质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值为8,加入氯化钠析出固体,将析出的固体放入烘箱中,在200℃条件下烘干4h,烘干后粉碎,过100目筛,即得油基钻井液用降滤失剂氧化沥青。
进一步地,有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇按质量比为3:2:1混合得到的混合物。
进一步地,中间体A、中间体B、白油和茶油的质量比为3:2:1:1。
进一步地,助剂由如下步骤制备:
S11、将质量比为1:4:2的木质素、丙烯酸和对乙烯基苯磺酸钠加入反应釜,设置温度为50℃,搅拌1h,加入过硫酸钾和二乙烯基苯,升高温度至70℃,搅拌5h,制得混合物b;
S12、将混合物b置于80℃的干燥箱中,干燥至固含量为60%,将干燥后的混合物b加入反应釜,再加入质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠,在50℃下反应2h,反应结束后在48℃下干燥5h,研磨过200目筛,即得助剂。
进一步地,步骤S11中木质素、过硫酸钾和二乙烯基苯的质量比为1:2:1;步骤S12中干燥后的混合物b、质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠的质量比为1:2:3。
进一步地,分散剂由如下步骤制备:
S21、选用干燥洁净的圆底烧瓶,通入氮气,在氮气保护下,向圆底烧瓶中加入聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑和甲苯,以20℃/min的升温速度升温至70℃,加入水杨醛和羧甲基纤维素;
S22、继续升温至140℃,在氮气保护下加热回流,至反应中无冷凝液滴落,停止加热,制得溶液c,将溶液c冷却至80℃后减压蒸馏,即得改性剂。
进一步地,步骤S21中聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑、甲苯、水杨醛和羧甲基纤维素的物质的量比为2:2:5:1:0.3。
对比例1
不加实施例1中的分散剂,其余原料及制备过程和实施例1相同。
对比例2
本对比例为市场上一种常见的油基钻井液用降滤失剂。
将实施例1-3和对比例1-2制得的降滤失剂分别加入油基钻井液中,分别在220℃、240℃、260℃下热滚16h,然后在150℃、3.5MPa条件下测量高温高压滤失量,结果如下表1所示:
表1
Figure BDA0002620495140000091
Figure BDA0002620495140000101
由上表1可知实施例1-3制得的降滤失剂降滤失性能优于对比例1-2,实施例1-3制得的降滤失剂与油基钻井液混合后均有良好降滤失效果且适应性强,在白油基和柴油基体系内都可以使用,表明本发明制备的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青抗温性能好,在260℃以下均有良好降滤失效果,抗温性能好、适应性强,在白油基、柴油基体系内都可以使用。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,由如下重量份原料制成:质量分数40%的氢氧化钠溶液10-12份、有机溶剂16-20份、助剂3-5份、二氯甲烷16-20份、环氧丁烷6-10份、氧化沥青40-60份、分散剂4-6份、白油20-25份和柴油20-25份;
该油基钻井液用降滤失剂氧化沥青由如下步骤制备:
第一步、在氮气保护下,向反应釜中加入质量分数40%的氢氧化钠溶液、有机溶剂和助剂,在40-60℃下碱化2h,加入二氯甲烷和环氧丁烷,升温至65-75℃反应2-4h,制得中间体A;
第二步、将氧化沥青和分散剂混合,15-20kHz超声10min,加入反应釜,将温度升至60-70℃,反应2-4h,反应结束后冷却至室温,制得中间体B;
第三步、将中间体A、中间体B、白油和柴油依次加入反应釜,升温至60℃,恒温搅拌1-3h,得到混合物a,在混合物a中加入质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值为7-8,加入氯化钠析出固体,将析出的固体放入烘箱中,在200℃条件下烘干3-4h,烘干后粉碎,过100目筛,即得油基钻井液用降滤失剂氧化沥青。
2.根据权利要求1所述的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇按质量比为3:2:1混合得到的混合物。
3.根据权利要求1所述的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,中间体A、中间体B、白油和茶油的质量比为1-3:2:1:1。
4.根据权利要求1所述的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,助剂由如下步骤制备:
S11、将质量比为1:4:2的木质素、丙烯酸和对乙烯基苯磺酸钠加入反应釜,设置温度为50℃,搅拌1h,加入过硫酸钾和二乙烯基苯,升高温度至70℃,搅拌5h,制得混合物b;
S12、将混合物b置于80℃的干燥箱中,干燥至固含量为40-60%,将干燥后的混合物b加入反应釜,再加入质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠,在50℃下反应2h,反应结束后在48℃下干燥5h,研磨过200目筛,即得助剂。
5.根据权利要求4所述的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,步骤S11中木质素、过硫酸钾和二乙烯基苯的质量比为1:2:1;步骤S12中干燥后的混合物b、质量分数为40%的甲醛溶液和亚硫酸钠的质量比为1:2:3。
6.根据权利要求1所述的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,分散剂由如下步骤制备:
S21、选用干燥洁净的圆底烧瓶,通入氮气,在氮气保护下,向圆底烧瓶中加入聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑和甲苯,以20℃/min的升温速度升温至70℃,加入水杨醛和羧甲基纤维素;
S22、继续升温至140℃,在氮气保护下加热回流,至反应中无冷凝液滴落,停止加热,制得溶液c,将溶液c冷却至80℃后减压蒸馏,即得改性剂。
7.根据权利要求6所述的油基钻井液用降滤失剂氧化沥青,其特征在于,步骤S21中聚异丁烯基丁二酰亚胺、咪唑、甲苯、水杨醛和羧甲基纤维素的物质的量比为2:2:5:1:0.1-0.3。
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