CN1242407A

CN1242407A - 褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1242407A
Application number: CN 99107925
Authority: CN
Inventors: 李善祥; 晁兵; 郎春梅; 刘雅华; 韩有清; 李燕生
Original assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-01-26
Anticipated expiration: 2014-11-01
Also published as: CN1084780C

Abstract

一种作为钻井泥浆处理剂使用的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂及其制备方法,降滤失剂组成为腐植酸活性中间体、水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物和水溶性碳酰胺树脂,制备方法是采用一步法或两步法的不排渣工艺路线。具有生产强度大,原料利用率高,不形成二次污染、抗温、抗盐性能好的优点。广泛适用于淡水、咸水、中盐污染下的深井钻探使用。

Description

褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂及其制备方法

本申请是“一种腐植酸树脂类降滤失剂及其制备方法”的分案申请，申请日为941101，申请号为94113858.5。

本发明属于钻井液处理剂，具体地说涉及一种褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂及其制备方法。

七十年代美国专利(US 3,956,140)曾报导由苯酚、尿素、甲醛、亚硫酸盐及其它改性组份三聚氢胺、水扬酸、苯甲酸、邻苯二甲酸等合成的聚合物降滤失剂，然而由于合成方法和纯聚合物存在加水控制缩合过程，这一缩合过程难以控制，而且存在成本高，抗温性能差等缺点，而实际上没有得到广泛应用。美国Magcobar公司的Resinex(降滤失剂)是由褐煤和磺化酚醛树脂(SMP)所组合的产品，这一产品比单纯聚合物合成的降滤失剂抗温性能好，成本也有所下降。

八十年代，我国研制的褐煤树脂钻井液降滤失剂如中国专利“一种含有腐植酸的新型钻井泥浆处理剂及制备方法”(专利号85106524)，该专利是以磺甲基化腐植酸钠、磺甲基酚醛树脂和磺甲基水解聚丙烯腈为原料，经过褐煤常压抽提→沉降排渣→蒸发浓缩，再经磺化后与酚醛树脂进行接枝聚合的工艺路线制得产品。虽然其产品性能超过了美国的Resinex，但是还存在原料来源受到严格限制，原料利用率不高、成本较高和沉降排渣造成的二次污染的缺点。

本发明的目的是提供一种廉价的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂及其不造成二次污染的制备方法。

本发明的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂组成为腐植酸(HA)活性中间体，水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物和水溶性碳酰胺树脂，其各组份重量百分含量为：

腐植酸活性中间体 15～70％

水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物 5～40％

水溶性碳酰胺树脂 10～50％

所述的HA活性中间体为：

含量大于35％的煤、水、强碱、磺化剂、甲醛其各组份含量(重量比)为：

煤 1 水 2-5 强碱 0.08-0.25

磺化剂0.03-0.20 甲醛0-0.35

其中煤可是褐煤、泥炭或是它们的氧解产物，强碱为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或组合物；磺化剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵，偏重亚硫酸钠中的一种或几种混合物。

所述的水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物组成为水溶性聚丙烯腈铵盐、水和添加物，其组份含量(重量比)为：

水溶性聚丙烯腈铵盐 1 水 0.1-6 添加物 0.05-0.45

其中添加物可是聚丙烯酰胺(PAM)、磺甲基化聚丙烯酰胺(SPAM)、羟甲基纤维素，羧乙基纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯苯酚醚、硼砂中的一种或几种混合物。

所述的水溶性碳酰胺树脂组成为碳酰胺类、甲醛、磺化剂、强碱、水，其组份含量(重量比)为：

碳酰胺类 1 强碱 0.005～0.03

甲醛 0.5～2.5 水 0.1～1

磺化剂 0.05～1

其中碳酰胺类可是中性碳酰胺、羟甲基碳酰胺、碳酰胺的Fe、Al、Zn、Mn、Ti、Zr、Hf的络合物和酰脲中的一种或几种混合物，磺化剂可是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、偏重亚硫酸钠中的一种或几种混合物；强碱可为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或其混合物。

本发明的制备方法如下：

1.HA活性中间体的制备

a：按上述的HA活性中间体组份含量称量；

b：在褐煤或泥炭中加入水、强碱于30-150℃反应0.5-3小时；

c：反应后加入磺化剂、甲醛在100-160℃反应0.5-5小时得到HA活性中间体。

2.水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物的制备

a.按上述水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物组份含量称量；

b.将水与添加物同水介聚丙烯腈铵盐混合，在20-100℃下反应0.2-2小时即可。

3.水溶性碳酰胺树脂的制备

a.按上述水溶性碳酰胺树脂的组份含量称量；

b.把各组份混合，在50-150℃反应0.5-4小时即可。

4.合成高温降滤失剂

(1)a：将1、2、3步骤制得的产物按上述褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂组成含量称量；

b：将1、2、3步骤制得的产物同时加入反应器中在100-160℃温度下经1-6小时反应后蒸去水份得固体产品。

(2)a：按组成褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂组份含量，把组成2、3步骤制得产物的组份按上述其组份含量称量；

b：将2、3步骤制备所需组份同时加入由1制得的中间体中在100-160℃温度下经1-6小时反应后蒸去水份得固体产品。

本发明的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂经华北油田第三钻井工程公司泥浆站、大庆油田钻井一公司配成含7％膨润土基浆，测得的主要性能如下：样品及加量测定条件 AV PV YP min 静切力 API失水 HTHP失水(W/Vx100) ℃/h (mPa.s) (mPa.s) (Pa) (Pa) ml ml/30min×2淡水基浆 *R、T 29.5 3 26.5 10 25 ----SCUR 5％ R、T 27 13 14 25 8 ----10％/NaCl 180/16→RT 16 10 6 6 12 32SCUR 5％ R、T 25.5 17 8.5 18 8.5 ----15％NaCl 180/16→RT 16 7 9 7 12.5 35

*R、T----室温；AV----表观粘度； YP---动切力；

PV----塑性粘度；SCUR----为本发明降滤失剂之代号。

本发明的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂的优点如下：

1.采用不排渣工艺，生产强度大，原料利用率高，不形成二次污染，成本低，效益好；

2.抗高温、抗盐浸性能好；

3.降滤失而不增粘，兼有改善流变性功能；

4.形成的泥饼质量致密光滑，井径规则，有利于保护井眼，稳定井壁；

5.广泛适用于淡水、咸水、中盐(10-15％氯化钠)污染下的深井；

6.配伍性好，可与其它处理剂配成复合剂使用，增进作用效果，降低钻井综合成本。

本发明的实施例如下：

实施例1

(1)褐煤10g，水40g，NaOH 1.4g 80℃反应1小时10分钟，加偏重亚硫酸钠0.8g，甲醛1.5g，于130℃反应2小时得到HA活性中间体。

(2)反应器内加3g水解聚丙烯腈铵盐，水3g，0.1gPAM(聚丙烯酰胺)，0.12g羧甲基纤维素，25℃反应0.5小时得到水介聚丙烯腈铵盐复聚物。

(3)反应器内加2g碳酰胺，偏重亚硫酸钠1.2g，水2g，甲醛3.2g，NaOH 0.01g 60℃反应1小时20分钟得到水溶性碳酰胺树脂。

(4)将(1)、(2)、(3)中间体于反应器内一次性混合在120℃，反应4小时后蒸去水份得到固体产品。

实施例2

(1)按例1(1)的条件制备HA活性中间体。

(2)反应器加水解聚丙烯腈铵盐2g，水7g，0.15g SPAM(磺化聚丙烯酰胺)，0.12g聚氧乙烯苯酚醚，0.05g硼砂，于30℃反应40分钟得到水解聚丙烯腈铵盐复聚物。

(3)反应器内3.6g羟甲基碳酰胺，0.8偏重亚硫酸钠，0.5g亚硫酸钠，0.4g亚硫酸铵，NaOH 0.07g，水3g，甲醛4g，100℃反应40分钟得到水溶性碳酰胺树脂。

(4)将(1)、(2)、(3)制得的中间产物于反应器内一次性混合在100℃下反应6小时后蒸去水份得到固体产品。

实施例3

(1)褐煤10g，水35g，NaOH 2g，30℃反应0.5小时，加亚硫酸氢钠0.8g，亚硫酸钠1.1g，在150℃反应1小时40分钟得到HA活性中间体。

(2)按例2中的(2)、(3)分别制备水溶性聚烯腈铵盐复聚物和水溶性碳酰胺树脂，而后将它们与由(1)得到的HA中间体在反应器内一次性混合，在140℃反应3小时后蒸去水份得到固体产品。

实施例4

按例3中(1)的条件制备HA活性中间体，而后向反应器内加入水解聚丙烯腈铵盐1.4g，PAM 0.3g，羧甲基纤维素0.23g，聚乙二醇0.1g，碳酰胺2.7g，亚硫酸铵0.2g，偏重亚硫酸钠1.3g，甲醛2.8g，于115℃反应4.5小时后蒸去水份得到固体产品。

实施例5

(1)在例3(1)的的制备中，磺化时增加甲醛2.5g，其余同例25中(1)的条件。

(2)反应器内加水解聚丙烯腈铵盐2.5g，水10g，PAM 0.2g，羟乙基纤维素0.15g，50℃反应0.5小时得到水解聚丙烯腈铵盐复聚物。

(3)反应器内加酰尿3.5g，水2.5g，亚硫酸铵1g，亚硫酸氯钠1.8g，甲醛3.8g，NaOH 0.1g，在145℃下反应30分钟得到水溶性碳酰胺树脂。

(4)将(1)、(2)、(3)制得的中间体，于反应器内一次性混合后于110℃反应5小时后蒸去水份得到固体产品。

实施例6

将例1中(1)的褐煤改为泥炭10g，其余所有条件同例1。

实施例7

将例5中的褐煤改为泥炭10g，其余所有条件同例4。

实施例8

(1)褐煤10g，水35g，NaOH 1.7g，120℃反应1.2小时，加偏重亚硫酸钠0.5g，甲醛2.5g，120℃反应0.5小时得到HA活性中间体。

(2)按例5中(2)制备聚丙烯腈铵盐复聚物的组成含量称量各组份，同时按例1中(3)制备水溶性碳酰胺树脂的组成含量称量各组份一次性加入由(1)得到的HA中间体中，于145℃反应3.5小时，蒸去水份得到固体产品。

Claims

1.一种褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂，其特征在于组成为腐植酸(HA)活性中间体，水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物和水溶性碳酰胺树脂，其各组份重量百分含量为：

HA活性中间体 15～70％

水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物 5～40％

水溶性碳酰胺树脂 10～50％；

所述的腐植酸活性中间体组份重量百分比为：

水 2-5

强碱 0.08-0.25

甲醛 0-0.35

腐植酸含量大于35％的褐煤、泥炭或其降解产物 1

亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、偏重亚硫酸钠中的一种或几种混合物 0.03-0.20；

所述的水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物各组份重量比为

水 0.1-6

水解聚丙烯腈铵盐 1

聚丙烯酰胺、磺甲基化聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯苯酚醚、硼砂中的一种或几种混合物 0.05-0.45；

所述的水溶性碳酰胺树脂各组份重量比为：

水 0.1-1

甲醛 0.5-2.5

强碱 0.005-0.03；

中性碳酰胺、羟甲基碳酰铵、碳酰胺的Fe、Al、Zn、Mn、Ti、Zr、Hf的络合物或酰脲中的一种或几种混合物 1

亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、偏重亚硫酸钠中的一种或几种混合物 0.05-1。

2.根据权利要求1所述的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂，其特征在于所述的强碱是KOH和NaOH中的一种或其混合物。

3.根据权利要求1所述的褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)腐植酸(HA)活性中间体的制备

a.按所述的腐植酸(HA)活性中间体组份含量称量；

b.按褐煤或泥炭中加入水，强碱于30-150℃反应0.5-3小时；

c.反应后加入亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、偏重亚硫酸钠中的一种或几种混合物，甲醛在100-160℃反应0.5-5小时得到腐植酸(HA)活性中间体；

(2)水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物的制备

a.按所述水溶性聚丙烯腈铵盐复聚物组份含量称量；

b.把水与聚丙烯酰胺、磺甲基化聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯苯酚醚、硼砂中的一种或几种混合物同水介聚丙烯腈铵盐混合，在20～100℃温度下反应0.2～2小时即可；

(3)水溶性碳酰胺树脂的制备

a.按所述水溶性碳酰胺树脂的组成含量称量；

b.把各种组份混合，在50-150℃温度下反应0.5～4小时即可；

(4)合成降滤失剂

①a.将(1)、(2)、(3)步骤制得的产物按所述褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂失剂组成含量称量；

b.将(1)、(2)、(3)步骤制得的产物同时加入反应器中，在100-160℃温度下经1-6小时反应后蒸去水份得到固体产品。

②a.按组成褐煤树脂类高温抗盐降滤失剂组份含量，把组成(2)、(3)步骤制得产物的组份按上述其组份含量称量；

b.将(2)、(3)步骤制备所需组份同时加入由(1)制得的中间体中在100-160℃温度下经1-6小时反应后蒸去水份得到固体产品。