CN116143968B - 一种海水基无固相钻井液用增粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种海水基无固相钻井液用增粘剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油田钻井液技术领域，公开了一种海水基无固相钻井液用增粘剂及其制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：（1）用含磺酸基团的有机改性剂对四烯丙基氯化铵进行改性获得亲水单体A；（2）向容器中加入叔丁醇、水、亲水单体A及丙烯酸；（3）向溶液中加入N‑乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，升温并通氮气，缓慢加入引发剂，用减压蒸馏除去有机溶剂，得到白色粉末状固体物质。本发明提供的海水基无固相钻井液用增粘剂具有很好的抗温抗盐性能，解决了海水配浆的技术难题；具有稳定井壁的功能，满足海洋钻井的需求；抗钙性能较好，能满足高钙环境的使用；原料来源广泛，制备方法简单，易于工业化推广。

Description

一种海水基无固相钻井液用增粘剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油田钻井液技术领域，具体涉及一种海水基无固相钻井液用增粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
在钻完井中实施油气层保护技术时，固相侵入伤害很难消除，这是因为钻井完井液中含有膨润土、暂堵剂、加重剂、堵漏剂、钻屑及处理剂的不溶物等多种固相颗粒。钻井完井液中小于油气层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒，在工作液液柱压力和地层孔隙压力间压差的作用下，进入油气层，会造成堵塞油气层孔喉或裂缝，引起油气层伤害。在降低固相颗粒伤害时，除在工作液中保持维护其性能所必须的有用固相外，应尽可能降低有害固相含量，因此能从本质上消除固相颗粒伤害的无固相钻井液应运而生。无固相钻井液的主要成分为高分子聚合物，不含固相物质，密度低，因此无固相钻井液首先在一些低压、低渗井中得到了应用，有效地保护了油层。无固相钻井液显著的保护油层效果得到了广大油田工作者的关注，但目前应用于无固相钻井液中的聚合物虽有增粘作用但抗温性能普遍较差。无固相增粘剂作为储层保护钻井液中的核心处理剂之一，一直是钻井液工作者的研究热点之一，但是现有的天然植物胶增粘剂如：黄原胶、豆胶类等都存在抗温、抗盐不足的缺点。
海上疏松砂岩海相沉积储层因泥质杂基含量较高，修井过程外来流体侵入储层易造成粘土矿物水化膨胀，导致油流通道变窄或使胶结的矿物颗粒分解、移动，造成储层渗透率下降，外在表现为水敏伤害、产液下降或者修井产油恢复期延长。尤其在见水低渗储层，粘土矿物颗粒在水的运移下在孔喉处形成桥堵，并拦截后续的微粒造成二次伤害。
随着全球油气资源消耗的不断增加和勘探技术的发展，海洋油气资源的开发已经成为研究的热点。海洋钻井与陆地钻井相比，主要存在两个需要解决的技术问题：1.海洋钻井平台远离海岸，如果使用淡水配浆，钻井成本很高，而且还有运输困难、不易储存等问题；如果使用海水配浆，面临的问题是海水的矿化度高，要求处理剂有较好的耐盐性。2.要注意泥岩井壁稳定、低压地层井漏等问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种海水基无固相钻井液用增粘剂及其制备方法和应用，其技术方案如下：
一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其包括如下步骤：
（1）亲水单体A的获得
亲水单体A的结构式如下：
Figure SMS_1
；
式中：R为
Figure SMS_2
或
Figure SMS_3
或/>
Figure SMS_4
；
其获得方法是：取5-8质量份四烯丙基氯化铵溶于100质量份的水中；加入15-24质量份含磺酸基团的有机改性剂，搅拌溶解，用碱性物质调节体系的pH为7-9；通氮气30-60min；升温至40-60℃，缓慢滴加0.1-1质量份引发剂；至温度不再上升，老化30-60min；降温出料，得到胶块状物质，烘干粉碎即获得亲水单体A；
（2）向容器中加入160-200质量份叔丁醇、8-12质量份水、3-5质量份亲水单体A及10-15质量份丙烯酸，加入碱性物质调节溶液的pH值至7-9；
（3）向步骤（2）配制的溶液中加入2-4质量份N-乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，升温至40-60℃；通氮气0.5-1h后，缓慢加入丙烯酸和N-乙烯基吡咯烷酮这两种单体总质量0.05%-0.1%的引发剂，至温度不再上升，得到白色沉淀物质；用减压蒸馏除去有机溶剂，得到海水基无固相钻井液用增粘剂。
所述步骤（1）含磺酸基团的有机改性剂为２-丙烯酰氧丁基磺酸（
Figure SMS_5
）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸（
Figure SMS_6
）及苯乙烯磺酸（
Figure SMS_7
）之中的一种。
所述步骤（1）引发剂为水溶性引发剂。
所述水溶性引发剂为K2S2O8、(NH4)2S2O8及水溶性偶氮类盐酸盐VA044之中的一种。
所述步骤（3）引发剂为油溶性引发剂。
所述油溶性引发剂为BPO、叔丁基过氧化氢及过氧化苯甲酸叔丁酯之中的一种。
所述步骤（1）及步骤（2）碱性物质是质量分数为25%的氨水、质量分数为40%的氢氧化钠水溶液及碳酸钠固体之中的一种。
所述步骤（3）有机溶剂回收利用。
一种海水基无固相钻井液用增粘剂，该增粘剂由上述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法进行制备而获得。
一种海水基无固相钻井液用增粘剂在海洋钻井中的应用。
本发明主要具有以下有益技术效果：
1.本发明提供的海水基无固相钻井液用增粘剂是通过对四烯丙基氯化铵进行改性，引入大量的磺酸基团，最终得到的为体型结构的产物，其具有很好的抗温抗盐性能，解决了海水配浆的技术难题。
2.本发明提供的海水基无固相钻井液用增粘剂，其分子中含有适量的氮阳离子，由于氮阳离子的强吸附性能，能有效地吸附在黏土颗粒上，抑制黏土的水化分散，具有稳定井壁的功能，满足海洋钻井的需求。
3.本发明提供的海水基无固相钻井液用增粘剂抗钙性能较好，能满足高钙环境的使用。
4.原料来源广泛，制备方法简单，易于工业化推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
需要说明的是，以下实施例中有关物质的份数均为质量份，有关物质的百分数均为质量分数。
实施例1
（1）取5份四烯丙基氯化铵溶于100份的水中，然后加入15份２-丙烯酰氧丁基磺酸，搅拌溶解，用碳酸钠固体调节体系的pH为7，通氮气30min，然后升温至50℃，缓慢滴加0.1份K2S2O8，至温度不再上升，老化30min ，降温出料，得到胶块状物质，烘干粉碎即得亲水单体A。
（2）在三口烧瓶中加入160份叔丁醇、8份水、3份亲水单体A及10份丙烯酸，加入碳酸钠固体调节溶液的pH值至8。
（3）向步骤（2）配制的溶液中加入2份N-乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，升温至50℃，通氮气1h后缓慢加入丙烯酸和N-乙烯基吡咯烷酮这两种单体总质量0.08%的过氧化苯甲酸叔丁酯，至温度不再上升，得到白色沉淀物质，用减压蒸馏除去有机溶剂（回收利用），得到海水基无固相钻井液用增粘剂。
实施例2
（1）取7份四烯丙基氯化铵溶于100份的水中，然后加入21份2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸，搅拌溶解，用40%氢氧化钠水溶液调节体系的pH为8，通氮气50min，然后升温至40℃，缓慢滴加0.5份(NH4)2S2O8，至温度不再上升，老化40min ，降温出料，得到胶块状物质，烘干粉碎即得亲水单体A。
（2）在三口烧瓶中加入180份叔丁醇、10份水、4份亲水单体A及12份丙烯酸，加入40%氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值至9。
（3））向步骤（2）配制的溶液中加入3份N-乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，升温至40℃，通氮气40min后缓慢加入丙烯酸和N-乙烯基吡咯烷酮这两种单体总质量0.05%的叔丁基过氧化氢，至温度不再上升，得到白色沉淀物质，用减压蒸馏除去有机溶剂（回收利用），得到海水基无固相钻井液用增粘剂。
实施例3
（1）8份四烯丙基氯化铵溶于100份的水中，然后加入24份苯乙烯磺酸，搅拌溶解，用25%氨水调节体系的pH为9，通氮气60min，然后升温至60℃，缓慢滴加1份水溶性偶氮类盐酸盐VA044，至温度不再上升，老化60min ，降温出料，得到胶块状物质，烘干粉碎即得亲水单体A。
（2）在三口烧瓶中加入200份叔丁醇、12份水、5份亲水单体A及15份丙烯酸，加入25%氨水调节溶液的pH值至7。
（3））向步骤（2）配制的溶液中加入4份N-乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，升温至60℃，通氮气0.5h后缓慢加入丙烯酸和N-乙烯基吡咯烷酮这两种单体总质量0.1%的BPO，至温度不再上升，得到白色沉淀物质，用减压蒸馏除去有机溶剂（回收利用），得到海水基无固相钻井液用增粘剂。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于： 未加亲水单体A。
测试例
采用六速旋转粘度计，对上述实施例及对比例制备的增粘剂进行性能测试及评价。
1.实施例及对比例制备的增粘剂抗温抗盐性能测试，结果参见表1。
表1 不同实施例及对比例增粘剂抗温抗盐性能测试结果
Figure SMS_8
从表1可以看出：加亲水单体A的3个实施例增粘剂在4%NaCl、30%NaCl溶液和天然海水中的粘度比较稳定，180℃热滚后粘度保持率都在75%以上，抗盐抗温性能比较好；而未加亲水单体A的对比例，180℃热滚后粘度保持率均在50%以下。这就充分说明，经过改性后的亲水单体A能很好的提高聚合物的抗温抗盐性能。
2.实施例制备的增粘剂抗钙性能测试，结果参见表2。
表2 实施例1增粘剂抗钙性能测试结果
Figure SMS_9
CaCl2在无固相钻井液中起到抑制地层造浆的作用，但是随着Ca2+浓度的升高，钻井液的活度降低会使很多处理剂的功效下降，钻井液的粘度、切力降低；同时高浓度的Ca2+容易导致一些高分子化合物电势降低，分子链中亲水基团与水分子发生去水化作用，加剧了聚合物增粘剂的高分子链间聚集、沉淀而失效等。因此钻井液流变性能调节还需依靠增粘剂本体的粘度实现。
从表2可以看出，本发明制备的增粘剂在80%CaCl2中的室温和高温后粘度较高，说明抗钙性能较好，能满足高钙环境的使用。

Claims (9)

1.一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）亲水单体A的获得
亲水单体A的结构式如下：
Figure QLYQS_1
式中：R为/>
Figure QLYQS_2
或/>
Figure QLYQS_3
或/>
Figure QLYQS_4
；
其获得方法是：取5-8质量份四烯丙基氯化铵溶于100质量份的水中；加入15-24质量份含磺酸基团的有机改性剂，搅拌溶解，用碱性物质调节体系的pH为7-9；通氮气30-60min；升温至40-60℃，缓慢滴加0.1-1质量份引发剂；至温度不再上升，老化30-60min；降温出料，得到胶块状物质，烘干粉碎即获得亲水单体A；所述含磺酸基团的有机改性剂为２-丙烯酰氧丁基磺酸
Figure QLYQS_5
、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸
Figure QLYQS_6
及苯乙烯磺酸
Figure QLYQS_7
之中的一种；
（2）向容器中加入160-200质量份叔丁醇、8-12质量份水、3-5质量份亲水单体A及10-15质量份丙烯酸，加入碱性物质调节溶液的pH值至7-9；
（3）向步骤（2）配制的溶液中加入2-4质量份N-乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，升温至40-60℃；通氮气0.5-1h后，缓慢加入丙烯酸和N-乙烯基吡咯烷酮这两种单体总质量0.05%-0.1%的引发剂，至温度不再上升，得到白色沉淀物质；用减压蒸馏除去有机溶剂，得到海水基无固相钻井液用增粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）引发剂为水溶性引发剂。
3.根据权利要求2所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性引发剂为K2S2O8、(NH4)2S2O8及水溶性偶氮类盐酸盐VA044之中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）引发剂为油溶性引发剂。
5.根据权利要求4所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述油溶性引发剂为BPO、叔丁基过氧化氢及过氧化苯甲酸叔丁酯之中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）及步骤（2）碱性物质是质量分数为25%的氨水、质量分数为40%的氢氧化钠水溶液及碳酸钠固体之中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）有机溶剂回收利用。
8.一种海水基无固相钻井液用增粘剂，其特征在于，该增粘剂由权利要求1-7任一所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂的制备方法进行制备而获得。
9.基于权利要求8所述的一种海水基无固相钻井液用增粘剂在海洋钻井中的应用。
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US10858566B2 (en) * 2020-04-14 2020-12-08 S.P.C.M. Sa Drilling fluid with improved fluid loss and viscosifying properties
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