CN115232606A - 一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法 - Google Patents

一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115232606A
CN115232606A CN202210961316.1A CN202210961316A CN115232606A CN 115232606 A CN115232606 A CN 115232606A CN 202210961316 A CN202210961316 A CN 202210961316A CN 115232606 A CN115232606 A CN 115232606A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
styrene
oil
temperature
suspending agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210961316.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115232606B (zh
Inventor
谢仁军
邢希金
崔应中
周定照
幸雪松
王荐
吴怡
孙翀
秦玮
李振波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Center of CNOOC China Ltd
CNOOC China Ltd
Original Assignee
Beijing Research Center of CNOOC China Ltd
CNOOC China Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Center of CNOOC China Ltd, CNOOC China Ltd filed Critical Beijing Research Center of CNOOC China Ltd
Priority to CN202210961316.1A priority Critical patent/CN115232606B/zh
Publication of CN115232606A publication Critical patent/CN115232606A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115232606B publication Critical patent/CN115232606B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/32—Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16—Aqueous medium
    • C08F2/18—Suspension polymerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F257/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of aromatic monomers as defined in group C08F12/00
    • C08F257/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of aromatic monomers as defined in group C08F12/00 on to polymers of styrene or alkyl-substituted styrenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/18—Introducing halogen atoms or halogen-containing groups
    • C08F8/24—Haloalkylation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/32—Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/36—Water-in-oil emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/08—Fiber-containing well treatment fluids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高温高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法，属于石油天然气钻探技术领域。所述高温高密度油基弃置液用悬浮剂由下述质量份的组分制成：苯乙烯20～50份，氯甲基化试剂5～10份，丙烯酸长链烷基酯50～80份，碳纤维粉1～2份。使用本发明悬浮剂能够有效提高高温高密度油基弃置液的沉降稳定性，有利于降低海上深井高温井大斜度大位移井井下用高温高密度油基弃置液在长期弃井时发生固液分层、固相沉降、沉砂带来的高温高压油气入侵、串流、井喷风险。

Description

一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法，属于石油天然气钻探技术领域。
背景技术
海上石油天然气勘探开发钻探大位移井和深井作业为了保障作业安全和降低摩阻扭矩多使用油基钻井液进行钻探作业，而海上因为避台和长期停工检修经常需要停钻，由于井底的温度压力高，必须在井筒内留存高温高密度油基弃置液来压住地层。但是由于高密度油基弃置液长期高温静置条件下会发生沉降、乳化液滴聚集破乳、析油等一系列悬浮稳定性变差的现象，会给作业带来极大的安全隐患。
针对高温高密度油基弃置液的悬浮稳定性问题，现场通常采取的措施有：使用抗高温的高效的乳化润湿剂来提高油包水乳化液滴的电稳定性和加重剂材料的分散悬浮稳定性，加入足够的有机土、提切剂提高粘切。但是这些措施只能一定程度上减缓高密度油基弃置液在高温下的沉降失稳的趋势，在连续很多天高温静置后高密度油基弃置液仍会出现明显的析油、固相沉降的问题。
综上所述，为了解决海上油气田高密度油基弃置液的长期高温静置安全问题，迫切需要研发一种高温高密度油基弃置液用的悬浮剂产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温高密度油基弃置液用悬浮剂，本发明悬浮剂能够有效提升高温高密度油基弃置液的长期高温静置条件下的悬浮稳定性，降低海上平台因避台和停工检修高温高密度油基弃置液失稳带来的沉砂、油气窜流、井喷作业风险。
本发明所提供的高温高密度油基弃置液用悬浮剂，由下述质量份的组分制成：
苯乙烯20～50份，氯甲基化试剂5～10份，丙烯酸长链烷基酯50～80份，碳纤维粉1～2份。
具体地，所述氯甲基化试剂为氯甲醚、双氯甲醚和氯甲基乙醚中的一种或按任意比例混合的几种；
具体地，所述丙烯酸长链烷基酯为丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯和甲基丙烯酸十六酯中的一种或按任意比例混合的两种。
具体地，所述碳纤维粉为过300目的聚丙烯腈纤维、沥青纤维和酚醛纤维中的一种或按任意比例混合的几种。
本发明高温高密度油基弃置液用悬浮剂的组成具体如下述任一种：
1)苯乙烯20～40份，氯甲基化试剂5～7份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉1.5～2份；
2)苯乙烯20～30份，氯甲基化试剂5～6份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉1.8～2份；
3)苯乙烯20～30份，氯甲基化试剂5～8份，丙烯酸长链烷基酯50～60份，碳纤维粉1～2份；
4)苯乙烯20～30份，氯甲基化试剂5～10份，丙烯酸长链烷基酯60～80份，碳纤维粉1.4～2份；
5)苯乙烯20份，氯甲基化试剂5份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉2份；
6)苯乙烯30份，氯甲基化试剂6份，丙烯酸长链烷基酯70份，碳纤维粉1.8份；
7)苯乙烯40份，氯甲基化试剂7份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉1.5份；
8)苯乙烯50份，氯甲基化试剂9份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉1.2份；
9)苯乙烯30份，氯甲基化试剂8份，丙烯酸长链烷基酯50份，碳纤维粉1份；
10)苯乙烯30份，氯甲基化试剂10份，丙烯酸长链烷基酯80份，碳纤维粉1.4份。
本发明进一步了提供了所述高温高密度油基弃置液用悬浮剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性气氛中，在引发剂Ⅰ存在的条件下，苯乙烯进行预聚反应得到苯乙烯预聚体；
S2、向步骤S1的反应体系中加入所述氯甲基化试剂，在催化剂存在的条件下，经甲基化反应得到甲基化产物；
S3、在分散剂和水中，在引发剂Ⅱ存在的条件下，所述甲基化产物与所述丙烯酸长链烷基酯经悬浮聚合反应得到聚合物；
S4、将所述聚合物与所述炭纤维粉混合，经干燥即得所述悬浮剂。
上述的制备方法中，步骤S1中，所述引发剂Ⅰ为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯；
所述引发剂Ⅰ的用量为所述苯乙烯质量的0.4～0.6％；
所述预聚反应的步骤如下：
所述苯乙烯与所述引发剂Ⅰ混合后升温至80～90℃，进行聚合反应20min，加入溶剂后搅拌2小时后，再降温至50℃～60℃。
通过步骤S1，经本体聚合得到预聚物。
上述的制备方法中，步骤S2中，所述催化剂为无水氯化锌、无水氯化铝或无水氯化锡；
所述催化剂的用量为所述苯乙烯质量的0.9～1.2％；
所述甲基化反应的温度为50℃～60℃，时间为1～2小时；
通过步骤S2，所述苯乙烯的预聚体与所述氯甲基化试剂发生甲基化反应生成含有部分亲水基团的中间产物。
上述的制备方法中，步骤S3中，所述分散剂为十二烷基硫酸钠或Span60；
所述引发剂Ⅱ为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠；
所述分散剂的用量为所述苯乙烯质量的12～13％；
所述引发剂Ⅱ的用量为所述苯乙烯质量的0.01～0.03％；
所述悬浮聚合反应的步骤如下：
将所述甲基化产物分散于所述分散剂和水中，加热至50℃～60℃，再将所述丙烯酸长链烷基酯加入到反应体系中，搅拌1～2小时，升温至70℃～80℃，然后滴加所述引发剂Ⅱ的水溶而已，反应2～4小时即得；
通过步骤S3，将中间产物与丙烯酸长链烷基酯通过悬浮聚合反应生成具有长链和交联结构的油溶性的聚合物。
上述的制备方法中，步骤S4中，所述混合的时间为2～5小时；
所述炭纤维粉的加入速度为1～1.5g/小时；
所述方法还包括对所述悬浮剂进行粉碎过筛的步骤，得到便于包装、运输、存储、使用的高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品形式；
通过步骤S4，将所述炭纤维与亲油性聚合物充分混合生成具有更高结构强度和稳定性的亲油材料。
本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明悬浮剂包括苯乙烯20～50份、氯甲基化试剂5～10份、丙烯酸长链烷基酯50～80份、碳纤维粉1～2份，通过苯乙烯、氯甲基化试剂、丙烯酸长链烷基酯、炭纤维粉四种材料先后通过本体聚合、氯甲基化反应、悬浮乳液聚合、混合获得的一种聚合物混合物。本发明在150℃的高温静置条件下能为高密度油基弃置液提供良好的悬浮性能。使用本发明悬浮剂能够提高高温高密度油基弃置液的长期高温静置沉降稳定性，可有效降低海上高温深井避台和检修临时甚至长期弃井时高密度油基弃置液的析油、沉降带来的沉砂、油气窜流、井喷风险。
2、本发明采用的氯甲基化试剂为氯甲醚、双氯甲醚、氯甲基乙醚中的一种或按任意比例混合的几种。使用的氯甲基化试剂来源广、原料易得等优点，若使用其他氯甲基化试剂，存在不易获取和成本高昂的问题。
3、本发明采用的丙烯酸长链烷基酯说丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十六酯等长链烷基酯中的一种或按任意比例混合的两种。采用丙烯酸长链烷基酯的优点在于能够提供亲油性强的长碳链，能够更好的在油基弃置液的油相环境中舒展、缠绕、吸附。
4、本发明采用的碳纤维粉是聚丙烯腈纤维、沥青纤维、酚醛纤维中的一种或按任意比例混合的几种。碳纤维粉具有来源广、原料易得、强度高、热稳定性好的优点。若采用其他天然纤维粉或天然改性纤维粉，会存在不耐温容易热降解和本体结构比较脆弱的问题，形成的物理架构会不稳定。
5、本发明制备方法采用了本体共聚、氯甲基化反应、悬浮乳液聚合的方法，其包含如下步骤：苯乙烯在引发剂偶氮二异丁腈的作用下发生单体本体共聚反应生产具有亲油性的聚苯乙烯聚合物，含有苯环和亲油性特性使得材料更够更好的在油基弃置液的油相环境中溶解分散并提供良好的耐温性；聚苯乙烯聚合物和氯甲基化试剂在引发剂无水氯化锌作用下发生氯甲基化反应生成含有部分亲水基团的聚苯乙烯的接枝共聚物，使得材料中能够在油基弃置液中亲水性和极性材料端面吸附和相互吸附交联；聚苯乙烯的接枝共聚物和丙烯酸长链烷基酯通过悬浮乳液聚合，形成了具有亲油性的长碳链的分子结构，进一步改善了材料在油基弃置液的油相环境中的溶解分散和吸附架构能力。
6、本发明用于高温高密度油基弃置液的长期高温静置悬浮沉降稳定，使用本发明的悬浮剂后，高密度油基弃置液的高温沉降稳定性好，长期高温静置条件下无沉砂和明显析油，固体粉末的产品形式易于现场添加且添加后不会影响高密度油基弃置液的流动性和电稳定性。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供了一种高温高密度油基弃置液用悬浮剂，其由下述质量份的组分制成：
苯乙烯20～50份，氯甲基化试剂5～10份，丙烯酸长链烷基酯50～80份，炭纤维粉1～2份。
所述氯甲基化试剂为氯甲醚、双氯甲醚和氯甲基乙醚中的一种或按任意比例混合的几种。
所述丙烯酸长链烷基酯为丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十六酯等长链烷基酯中的一种或按任意比例混合的几种。
所述碳纤维粉为聚丙烯腈纤维、沥青纤维、酚醛纤维中的一种或按任意比例混合的几种。
另外，本发明还提供了一种制备上述高温高密度油基弃置液用悬浮剂降粘剂的方法，其包括以下步骤：
步骤1：取20～50份苯乙烯、偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至80℃～90℃，恒温状态下聚合反应10～20min，再向反应釜中加入30份三氯甲烷，搅拌1～2小时后，再降温至50℃～60℃；
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入5～10份氯甲基化试剂、0.2份无水氯化锌，50℃～60℃温度条件下反应1～2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物；
步骤3：向步骤2的反应釜中加入2.5份的分散剂(分散剂组成为0.5份的十二烷基硫酸钠、2份Span60)和20份水，加热至50℃～60℃，再将50～80份丙烯酸长链烷基酯加入到反应釜中，搅拌1～2小时，升温至70℃～80℃，然后缓慢滴加0.2g/L浓度的过硫酸钾水溶液20份，反应2～4小时，得到聚合物；
步骤4：在搅拌状态下，将1～2份碳纤维粉缓慢加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物；
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1、高温高密度油基弃置液用悬浮剂
由下述质量份数的组分制成：
苯乙烯20份，氯甲基化试剂5份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉2份。
其中，氯甲基化试剂为氯甲基乙醚，丙烯酸长链烷基酯为丙烯酸十二酯，碳纤维粉为聚丙烯腈纤维。
按照下述步骤进行：
步骤1：取20g苯乙烯、0.1g偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至80℃，恒温状态下聚合反应20min，再向反应釜中加入30g三氯甲烷，搅拌2小时后，再降温至50℃。
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入5g氯甲基乙醚、0.2g无水氯化锌，50℃～60℃温度条件下反应2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物。
步骤3：向步骤2的反应釜中加入0.5g十二烷基硫酸钠、2g Span60、20g水，加热至50℃～60℃，再将60g丙烯酸十二酯加入到反应釜中，搅拌2小时，升温至70℃～80℃，然后缓慢滴加20g过硫酸钾水溶液(0.2g/L)，反应3小时，得到聚合物。
步骤4：在搅拌状态下，将2g聚丙烯腈纤维按照1g/小时的加料速度加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物。
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
实施例2、高温高密度油基弃置液用悬浮剂
由下述质量份数的组分制成：
苯乙烯30份，氯甲基化试剂6份，丙烯酸长链烷基酯70份，碳纤维粉1.8份。
其中，氯甲基化试剂为氯甲基乙醚，丙烯酸长链烷基酯为丙烯酸十六酯，碳纤维粉说沥青纤维。
按照下述步骤制备：
步骤1：取30g苯乙烯、0.1g偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至90℃，恒温状态下聚合反应20min，再向反应釜中加入30g三氯甲烷，搅拌2小时后，再降温至60℃。
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入6g氯甲基乙醚、0.2g无水氯化锌，50℃～60℃温度条件下反应2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物。
步骤3：向步骤2的反应釜中加入0.5g十二烷基硫酸钠、2g Span60、20g水，加热至60℃，再将70g丙烯酸十六酯加入到反应釜中，搅拌2小时，升温至80℃，然后缓慢滴加20g过硫酸钾水溶液(0.2g/L)，反应3小时，得到聚合物。
步骤4：在搅拌状态下，将1.8g沥青纤维按照1g/小时的加料速度加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物。
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
实施例3、高温高密度油基弃置液用悬浮剂
由下述质量份数的组分制成：
苯乙烯40份，氯甲基化试剂7份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉1.5份。
其中，氯甲基化试剂为氯甲醚，丙烯酸长链烷基酯为甲基丙烯酸十二酯，碳纤维粉为酚醛纤维。
按照下述步骤制备：
步骤1：取40g苯乙烯、0.1g偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至90℃，恒温状态下聚合反应10～20min，再向反应釜中加入30g三氯甲烷，搅拌2小时后，再降温至60℃。
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入7g氯甲醚、0.2g无水氯化锌，60℃温度条件下反应2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物。
步骤3：向步骤2的反应釜中加入0.5g十二烷基硫酸钠、2g Span60、20g水，加热至60℃，再将60g甲基丙烯酸十二酯加入到反应釜中，搅拌2小时，升温至80℃，然后缓慢滴加20g过硫酸钾水溶液(0.2g/L)，反应3小时，得到聚合物。
步骤4：在搅拌状态下，将1.5g酚醛纤维按照1g/小时的加料速度加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物。
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
实施例4、高温高密度油基弃置液用悬浮剂
由下述质量份数的组分制成：
苯乙烯50份，氯甲基化试剂9份，丙烯酸长链烷基酯60份，碳纤维粉1.2份。
其中，氯甲基化试剂为氯甲醚，丙烯酸长链烷基酯为甲基丙烯酸十六酯，碳纤维粉为聚丙烯腈纤维。
按照下述步骤制备：
步骤1：取50g苯乙烯、0.1g偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至85℃，恒温状态下聚合反应20min，再向反应釜中加入30g三氯甲烷，搅拌2小时后，再降温至50℃～60℃。
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入9g氯甲醚、0.2g无水氯化锌，55℃温度条件下反应2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物。
步骤3：向步骤2的反应釜中加入0.5g十二烷基硫酸钠、2g Span60、20g水，加热至60℃，再将60g甲基丙烯酸十六酯加入到反应釜中，搅拌2小时，升温至75℃，然后缓慢滴加20g过硫酸钾水溶液(0.2g/L)，反应3小时，得到聚合物。
步骤4：在搅拌状态下，将1.2g聚丙烯腈纤维按照1g/小时的加料速度加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物。
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
实施例5、高温高密度油基弃置液用悬浮剂
由下述质量份数的组分制成：
苯乙烯30份，氯甲基化试剂8份，丙烯酸长链烷基酯50份，碳纤维粉1份。
其中，氯甲基化试剂为双氯甲醚，丙烯酸长链烷基酯为甲基丙烯酸十六酯，碳纤维粉为沥青纤维。
按照下述步骤制备：
步骤1：取30g苯乙烯、0.1g偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至80℃，恒温状态下聚合反应20min，再向反应釜中加入30g三氯甲烷，搅拌2小时后，再降温至50℃。
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入8g双氯甲醚、0.2g无水氯化锌，60℃温度条件下反应2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物。
步骤3：向步骤2的反应釜中加入0.5g十二烷基硫酸钠、2g Span60、20g水，加热至60℃，再将50g甲基丙烯酸十六酯加入到反应釜中，搅拌2小时，升温至80℃，然后缓慢滴加20g过硫酸钾水溶液(0.2g/L)，反应3小时，得到聚合物。
步骤4：在搅拌状态下，将1.0g沥青纤维按照1g/小时的加料速度加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物。
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
实施例6、高温高密度油基弃置液用悬浮剂
由下述质量份数的组分制成：
苯乙烯30份，氯甲基化试剂10份，丙烯酸长链烷基酯80份，碳纤维粉1.4份。
其中，所述氯甲基化试剂是双氯甲醚，所述丙烯酸长链烷基酯是丙烯酸十二酯，所述碳纤维粉是酚醛纤维。
按照下述步骤制备：
步骤1：取30g苯乙烯、0.1g偶氮二异丁腈加入反应釜中，搅拌状态下通氮气2小时，将反应釜温度升至90℃，恒温状态下聚合反应20min，再向反应釜中加入30g三氯甲烷，搅拌2小时后，再降温至55℃。
步骤2：向步骤1中的反应釜中依次加入10g双氯甲醚、0.2g无水氯化锌，60℃温度条件下反应2小时，通过抽真空分馏去除有机溶剂和轻质组分，再用蒸馏水、乙醇清洗，真空干燥得到中间产物。
步骤3：向步骤2的反应釜中加入0.5g十二烷基硫酸钠、2g Span60、20g水，加热至50℃～60℃，再将80g丙烯酸十二酯加入到反应釜中，搅拌2小时，升温至70℃，然后缓慢滴加20g过硫酸钾水溶液(0.2g/L)，反应3小时，得到聚合物。
步骤4：在搅拌状态下，将1.4g酚醛纤维按照1g/小时的加料速度加入步骤3得到的聚合物中，搅拌3小时，真空干燥，得到固体混合物。
步骤5：将步骤4得到的固体混合物，通过粉碎过300目筛网，得到高温高密度油基弃置液用悬浮剂产品。
对比例1、
与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入苯乙烯。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入氯甲基乙醚。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入丙烯酸十二酯。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入聚丙烯腈纤维。
下面对各实施例制备的悬浮剂及对比例制备的悬浮剂进行评价，如下：
1、配置评价样品：
将悬浮剂加入高密度油基弃置液体系中，用高速搅拌机充分搅拌混合均匀获得评价样品，测定高密度油基弃置液的表观粘度AV、破乳电压Es，然后在150℃下静置老化72h，测定析油量、沉降因子。
2、悬浮剂产品评价用仪器：
所用到的仪器包括精密电子秤(精度0.01g)、GJSS-B12K型变频高速搅拌机(青岛百瑞达石油机械制造有限公司)、HH-4数显恒温水浴锅(常州博远实验分析仪器厂)、ZNN-D6型六速旋转粘度计(青岛百瑞达石油机械制造有限公司)、Fann破乳电压测定仪(FannInstrument Company)、电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)、数显液体密度计(青岛百瑞达石油机械制造有限公司)。
3、高密度油基弃置液配方：
3#白油270ml，30％质量百分比浓度氯化钙盐水30ml，有机土MOGEL 9g，主乳化剂MOEMUL 9g，辅乳化剂MOMOCAT 6g，降滤失剂MOFAC 15g，氧化钙(分析纯)6g，，重晶石(工业级)650g。
4、油基钻井液制备方法如下：
(1)在3#白油中加入主乳化剂MOEMUL和辅乳化剂MOMOCAT，以10000r/min的转速混合5min，再加入30％氯化钙盐水，搅拌60min，再加入有机土，搅拌20min，再加入降滤失剂MOFAC和氧化钙，搅拌30min，再加入重晶石搅拌60min，即可得到高密度油基弃置液空白样品基浆。
(2)将5.0g悬浮剂加入步骤(1)得到基浆中，搅拌30min，即可得到实施例和对比例评价样品浆。
5、对实施例1-6和对比例1-4提供的基浆和样品浆进行性能测试，评价方法如下：
高密度弃置液表观粘度AV评价实验步骤：
将评价样用水浴锅升温至65℃，用ZNN-D6型六速旋转粘度计测定评价样在液65℃温度条件下的600转/分钟的读值，将其乘以0.5得到表观粘度AV值。
高密度弃置液的电稳定性能评价实验步骤：
将评价样用水浴锅升温至65℃，用Fann式破乳电压仪测定65℃条件下的破乳电压值，记录测定的破乳电压值参数。
高密度弃置液的析油量评价实验步骤：
将400ml评价样倒入高温老化罐中，密封，竖直放置在电热鼓风干燥箱中，将干燥箱升温至150℃，72h后，取出高温老化罐，冷却至室温，打开老化罐，倾倒出老化罐中弃置液样品表面的油相，用量筒量取油相的体积，即为析油量。
高密度弃置液的沉降稳定性评价实验步骤：
将400ml评价样倒入高温老化罐中，密封，竖直放置在电热鼓风干燥箱中，将干燥箱升温至150℃，72h后，取出高温老化罐，冷却至室温，打开老化罐，倾倒出老化罐中弃置液样品表面的油相，然后小心取出上部浆体和下部浆体，将两部分浆体用GJSS-B12K型变频高速搅拌机在10000转/min条件下高搅20min，然后在3000转/min条件下高搅20min，用数显液体密度计测定上部浆体密度ρ上和下部浆体密度ρ下。根据上部浆体密度和下部浆体密度测定结果，计算评价样的沉降因子SF，计算公式：沉降因子SF＝ρ下/(ρ上+ρ下)，沉降因子SF为无量纲单位。
表1实施例1-6和对比例1-4制备的悬浮剂的性能测试
Figure BDA0003793253330000111
根据上述实验数据显示：与基浆相比，使用悬浮剂后，高密度弃置液的表观粘度AV有所上升，对电稳定性影响不大，析油量减少90％以上，沉降因子与不发生沉降标准值0.500之间的偏差值小于0.005，说明加入悬浮剂后高密度弃置液的高温长期静置条件下的沉降稳定性能明显得到提升。具体分析如下：
基浆为不加高温高密度油基弃置液用悬浮剂的高温高密度油基弃置液体系，沉降因子SF最大为0.515，析油量高达27.5ml，表明存在较为明显的沉降和析油现象。
由实施例1至实施例6的悬浮剂产品的悬浮稳定评价效果可以看出，实施例1至实施例6的沉降因子SF在0.501～0.503范围变化，析油量0.9～1.5ml，与基浆比沉降因子SF接近0.500表明基本无沉降，析油量减少了90％以上几乎无明显油相析出，表明该发明制备的悬浮剂具有非常好的提升高温高密度油基弃置液的悬浮稳定性的效果。
实施例1至实施例6的悬浮剂材料的性能测试结果表明，加入悬浮剂对高温高密度油基弃置液体系的破乳电压和流变性能影响不大，对于提高高温高密度油基弃置液体系的悬浮稳定性和减少析油量来说效果显著。
对比例1的悬浮剂产品制备时未使用苯乙烯，沉降因子SF为0.512，析油量为7.8ml，表明不使用苯乙烯单体制备时，悬浮剂的悬浮性能和防止油相析出的性能会明显下降。
对比例2的悬浮剂产品制备时未使用氯甲基化试剂，沉降因子SF为0.509，析油量为11.4ml，表明不使用氯甲基化试剂制备时，悬浮剂的悬浮性能和防止油相析出的性能会明显下降。
对比例3的悬浮剂产品制备时未使用丙烯酸长链烷基酯，沉降因子SF为0.514，析油量为16.9ml，表明不使用丙烯酸长链烷基酯制备时，悬浮剂的悬浮性能和防止油相析出的性能会明显下降。
对比例4的悬浮剂产品制备时未使用碳纤维粉，沉降因子SF为0.505，析油量为10.2ml，表明不使用碳纤维粉制备时，悬浮剂的悬浮性能和防止油相析出的性能会明显下降。
上述对比例和实施例情况对比表明，苯乙烯、氯甲基化试剂、丙烯酸长链烷基酯和碳纤维粉均为制备该发明产品高温高密度油基弃置液用悬浮剂的主要组分，各主要组分的主要功能在于，使用苯乙烯通过本体聚合反应生成的聚苯乙烯链段和苯环提供亲油性和抗温性，使得悬浮剂产品易在油相环境中溶解分散和保持高温下稳定；使用氯甲基化实际通过氯甲基化反应生成含有部分亲水基团的聚苯乙烯的接枝共聚物，提供亲水性和极性基团，能够在固相颗粒、乳化液滴表面以及分子基团之间形成牢固的吸附和交联；使用丙烯酸长链烷基酯通过接枝共聚反应提供亲油线性长碳链结构，增强悬浮剂的溶解分散和分子链条空间搭桥、缠绕、架构能力；碳纤维粉通过和聚合物基团和链条的充分吸附缠绕和键合作用，提供微观刚性物理结构，分散在体系中后，能够增强悬浮剂聚合物产品空间分子架构的强度和稳定性。因此缺少任何一种主要组分，都会导致该发明产品悬浮剂的悬浮稳定性能的下降。

Claims (9)

1.一种高温高密度油基弃置液用悬浮剂，由下述质量份的组分制成：苯乙烯20～50份，氯甲基化试剂5～10份，丙烯酸长链烷基酯50～80份，碳纤维粉1～2份。
2.根据权利要求1所述的悬浮剂，其特征在于：所述氯甲基化试剂为氯甲醚、双氯甲醚和氯甲基乙醚中的一种或按任意比例混合的几种。
3.根据权利要求1或2所述的悬浮剂，其特征在于：所述丙烯酸长链烷基酯为丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯和甲基丙烯酸十六酯中的一种或按任意比例混合的两种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的悬浮剂，其特征在于：所述碳纤维粉为聚丙烯腈纤维、沥青纤维和酚醛纤维中的一种或按任意比例混合的几种。
5.权利要求1-4中任一项所述高温高密度油基弃置液用悬浮剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性气氛中，在引发剂Ⅰ存在的条件下，苯乙烯进行预聚反应得到苯乙烯预聚体；
S2、向步骤S1的反应体系中加入所述氯甲基化试剂，在催化剂存在的条件下，经甲基化反应得到甲基化产物；
S3、在分散剂和水中，在引发剂Ⅱ存在的条件下，所述甲基化产物与所述丙烯酸长链烷基酯经悬浮聚合反应得到聚合物；
S4、将所述聚合物与所述炭纤维粉混合，经干燥即得所述悬浮剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述引发剂Ⅰ为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯；
所述引发剂Ⅰ的用量为所述苯乙烯质量的0.4～0.5％；
所述预聚反应的步骤如下：
所述苯乙烯与所述引发剂Ⅰ混合后升温至80～90℃，进行聚合反应20min，加入溶剂后搅拌2小时后，再降温至50℃～60℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述催化剂为无水氯化锌、无水氯化铝或无水氯化锡；
所述催化剂的用量为所述苯乙烯质量的0.9～1.2％；
所述甲基化反应的温度为50℃～60℃，时间为1～2小时。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述分散剂为十二烷基硫酸钠或Span60；
所述引发剂Ⅱ为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠；
所述分散剂的用量为所述苯乙烯质量的12～13％；
所述引发剂Ⅱ的用量为所述苯乙烯质量的0.01～0.03％；
所述悬浮聚合反应的步骤如下：
将所述甲基化产物分散于所述分散剂和水中，加热至50℃～60℃，再将所述丙烯酸长链烷基酯加入到反应体系中，搅拌1～2小时，升温至70℃～80℃，然后滴加所述引发剂Ⅱ的水溶而已，反应2～4小时即得。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述混合的时间为2～5小时；
所述炭纤维粉的加入速度为1～1.5g/小时；
所述方法还包括对所述悬浮剂进行粉碎过筛的步骤。
CN202210961316.1A 2022-08-11 2022-08-11 一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法 Active CN115232606B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210961316.1A CN115232606B (zh) 2022-08-11 2022-08-11 一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210961316.1A CN115232606B (zh) 2022-08-11 2022-08-11 一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115232606A true CN115232606A (zh) 2022-10-25
CN115232606B CN115232606B (zh) 2023-06-06

Family

ID=83680253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210961316.1A Active CN115232606B (zh) 2022-08-11 2022-08-11 一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115232606B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030134119A1 (en) * 2001-12-31 2003-07-17 General Components, Inc. Graded index polymer optical fiber and a method of making the same
KR100670483B1 (ko) * 2005-08-25 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
CN104388062A (zh) * 2014-10-24 2015-03-04 中国石油天然气集团公司 一种抗高温油基钻井液用乳化润湿剂及其制备方法和应用
CN104877650A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 中国海洋石油总公司 一种络合水基深水弃置液
CN107548406A (zh) * 2014-09-26 2018-01-05 科慕埃弗西有限公司 非氟化和部分氟化的聚合物
CN110564385A (zh) * 2019-10-16 2019-12-13 西南石油大学 一种钻进页岩用抗高温高密度油基钻井液及其配制方法
CN110776885A (zh) * 2019-11-07 2020-02-11 新疆大德广源石油技术服务有限公司 高密度抗高温油基钻完井液
CN111269700A (zh) * 2020-03-23 2020-06-12 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种具有良好沉降稳定性的高密度油基钻井液
CN111394073A (zh) * 2020-03-18 2020-07-10 安东石油技术（集团）有限公司 一种抗高温试油油基完井液及制备方法和应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030134119A1 (en) * 2001-12-31 2003-07-17 General Components, Inc. Graded index polymer optical fiber and a method of making the same
KR100670483B1 (ko) * 2005-08-25 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
CN107548406A (zh) * 2014-09-26 2018-01-05 科慕埃弗西有限公司 非氟化和部分氟化的聚合物
CN104388062A (zh) * 2014-10-24 2015-03-04 中国石油天然气集团公司 一种抗高温油基钻井液用乳化润湿剂及其制备方法和应用
CN104877650A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 中国海洋石油总公司 一种络合水基深水弃置液
CN110564385A (zh) * 2019-10-16 2019-12-13 西南石油大学 一种钻进页岩用抗高温高密度油基钻井液及其配制方法
CN110776885A (zh) * 2019-11-07 2020-02-11 新疆大德广源石油技术服务有限公司 高密度抗高温油基钻完井液
CN111394073A (zh) * 2020-03-18 2020-07-10 安东石油技术（集团）有限公司 一种抗高温试油油基完井液及制备方法和应用
CN111269700A (zh) * 2020-03-23 2020-06-12 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种具有良好沉降稳定性的高密度油基钻井液

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D. G. PEIFFRE: "Utilization of polymeric materials in laser fusion target fabrication", POLYMER, vol. 22, no. 4, pages 450 - 460, XP024117124, DOI: 10.1016/0032-3861(81)90159-2 *
刘兵; 袁才根; 胡春圃: "活性自由基聚合制备结构明晰的苯乙烯和丙烯酸八氟戊酯接枝共聚物(英文)", 合成橡胶工业, no. 6, pages 1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115232606B (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113321766B (zh) 一种多元缔合型压裂液稠化剂及其制备方法
Dimonie et al. Inverse suspension polymerization of acrylamide
CN113292731B (zh) 用于油基钻井液岩屑去除的絮凝剂及其制备方法和应用
CN101298488B (zh) 一种阳离子型聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法
CN110564385A (zh) 一种钻进页岩用抗高温高密度油基钻井液及其配制方法
CN111763505A (zh) 油藏用调驱剂及其制备方法
US3748266A (en) Methods and compositions for reducing frictional pressure loss in theflow of hydrocarbon liquids
CN107177350A (zh) 耐高温隔离液悬浮稳定剂
US3140747A (en) Water-in-oil emulsion well fluid
CN115232606A (zh) 一种高密度油基弃置液用悬浮剂及其制备方法
CN114634801A (zh) 一种油基钻井液用两亲纳米二氧化硅固体乳化剂及其制备方法与应用
CN113861341A (zh) 一种油基钻井液专用油溶性絮凝剂及其制备方法
CN104830294B (zh) 一种耐高温抗污染固井隔离液及其制备方法
CN1045587A (zh) 一种水泥浆降滤失剂的制造方法
Ouattara et al. Rheological properties of thickened tailings and cemented paste tailings and the effects of mixture characteristics on shear behavior
CN113801338A (zh) 降滤失组合物、降滤失剂及降滤失剂的制备方法和应用
CN114621373B (zh) 油基钻井液用絮凝剂及其制备方法和应用
CN111040744B (zh) 一种梳状丙烯酸酯共聚物润滑剂及水基钻井液
CN110964490B (zh) 含废弃钻井液的调堵体系及其制备方法
CN104804715B (zh) 一种钻井用改性羟乙基纤维素增粘剂及其制备方法
CN108165242B (zh) 一种改善润湿效果的钻井用除钙剂及其制备方法与应用
Budhya et al. Production of Bagasse-Based Natrium Ligno Sulfonat (Nals) Surfactant for Chemical Flooding
CN115851245B (zh) 油基钻井液低密度固相清除剂及其制备方法
CN115403785B (zh) 一种腐植酸降滤失剂及其制备方法和应用
CN113831450B (zh) 一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant