CN1322093C - 钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂及其生产方法。本发明是由下列重量百分含量范围的原料制成的：沥青20%-40%，氢氧化钾4%-9%，十六烷基三甲基氯化铵(工业级)1%-3%，工业助剂油15%-30%，丙烯酸单体5%-8%，去离子水15%-30%，过氧化二苯甲酰0.1%-0.2%，环氧丙基三甲基氯化铵5%-8%，山梨醇酐单油酸酯2%-5%。本发明防塌剂的生产方法是：A.聚合物乳液的制备；B.阳离子沥青乳液的制备；C.聚合物阳离子沥青乳液。本发明防塌剂与阳离子聚合物钻井液配伍性好，钻井液性能稳定，加入后不起泡、不提粘。抗污染能力强。抑制性强，能有效的抑制了泥页岩水化和硬脆性地层的坍塌，有效抑制泥页岩水化，明显改善钻井液润滑性能和泥饼质量，减少滤失量，降低钻井液成本。

Description

钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用处理剂及其生产方法。

背景技术

在玉门油田青西地区有柳沟庄和窟窿山两个构造，所钻井的井深都是4000米以上的深井，且几乎都是长裸眼井，窟窿山构造属于山前构造带和逆掩推复体，这种地质条件给钻井液施工带来一些技术难题，如井漏、缩径、坍塌、井径不规则及裂缝性油层保护等问题，严重制约了钻井及油田整体效益的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂。

本发明另一个目的是提供一种该防塌剂的生产方法。

本发明钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂，是由下列重量百分含量范围的原料制成的：

沥青20％-40％，氢氧化钾4％-9％，十六烷基三甲基氯化铵(工业级)1％-3％，工业助剂油15％-30％，丙烯酸单体5％-8％，去离子水15％-30％，过氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，环氧丙基三甲基氯化铵5％-8％，山梨醇酐单油酸酯2％-5％。

本发明各原料的优选重量百分含量范围是：沥青25％-35％，氢氧化钾5％-7％，十六烷基三甲基氯化铵(工业级)2％-2.5％，工业助剂油20％-25％，丙烯酸单体6％-7％，去离子水20％-25％，过氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，环氧丙基三甲基氯化铵6％-7％，山梨醇酐单油酸酯3％-4％。

将上述各组分制成本发明防塌剂的生产方法是：

A、聚合物乳液的制备

①在工业助剂油中加入山梨醇酐单油酸酯充分混匀，

②在去离子水中加入丙烯酸单体，用氢氧化钾中和，配制成单体溶液；

③在搅拌条件下，将步骤②中配制成的单体溶液倒入步骤①中的混匀液中，升温至70-80℃，形成油性乳液，滴加过氧化二苯甲酰引发剂溶液，聚合反应3-4小时后静置，制成聚合物乳液；

B、阳离子沥青乳液的制备

①通过荧光分析技术，对各种沥青原料进行筛选，选择一种与所用地层原油荧光特性有明显区分的沥青原料；将沥青加热熔化，倒入工业助剂油中，加入适量山梨醇酐单油酸酯，搅拌均匀，保持温度80-85℃；

②将去离子水加热至80℃后加入十六烷基三甲基氯化铵；

③在搅拌下将步骤②中配制成的溶液慢慢加入到步骤①中的混匀液中乳化分散形成悬浮乳液；

C、聚合物阳离子沥青乳液

在85-90℃温度下，在搅拌下将步骤A制得的聚合物乳液与环氧丙基三甲基氯化铵分别加入到步骤B制得的阳离子沥青乳液中，持续搅拌1-2小时，均匀乳化。

           本发明防塌剂的指标

项  目	指  标
		外  观	黑色胶状物
分  散  性	均匀分散，无漂浮固状物
		相对抑制性，≤	1.0
胶体稳定性，％≥	95.0
		有效物含量，％≥	50
摩擦系数降低率，％≥	50

本发明的作用机理：

(1)、粘聚补墙作用

本发明防塌剂在井底温度作用下，容易发生分裂作用，使沥青乳液中的水分逐渐分离出来，沥青颗粒相互聚结，同时与井壁岩石的吸附作用，沥青颗粒通过分子链与岩石表面进行物理吸附，结果使井壁岩石表面形成一层牢固的沥青薄膜，一方面它能阻止钻井液中自由水向地层渗透。另一方面沥青微粒在井壁上形成具有一定强度的沥青膜时，将不会再受钻井液冲刷的影响。

(2)强化泥饼润滑作用

本发明防塌剂颗粒由于自身的粘性和弹性，在液柱压力下产生形变，可进一步封堵泥饼中孔隙，形成薄而致密的泥饼。其亲油部分在在泥饼表面形成油溶剂化膜，其油溶性沥青颗粒在钻井液中起到良好的润滑作用。

(3)强化降滤失和抑制作用

本发明防塌剂中含有一定量的聚丙烯酸盐，聚丙烯酸盐以乳液形式存在，并含一定量的钾离子，在钻井液中起到降滤失和抑制作用，同时在地层微孔隙和井壁为沥青提供络合作用，使分离出来的聚丙烯酸盐乳粒靠自身的粘性和弹性能在地层微孔隙和微裂隙内提高沥青粘性薄膜的强度，改善泥饼质量。

现场应用情况

本发明防塌剂在钻井过程中，有效的减少了井下复杂情况发生，主要表现在：

(1)本发明防塌剂与阳离子聚合物钻井液配伍性好，钻井液性能稳定，它的加入不起泡、不提粘，不影响原来的钻井液性能。现场使用过程中便于维护，抗污染能力强。

(2)提高了阳离子聚合物钻井液的抑制能力，有效的抑制了泥页岩水化和硬脆性地层的坍塌，避免了因井漏导致的井壁掉块带来的卡钻事故的发生。井径扩大率显著下降，实现了井壁的稳定。

(3)聚合物阳离子沥青有利于对地层微裂缝的封堵，能有效减少漏失量，有利于降低钻井液成本。

(4)聚合物阳离子沥青的使用，使钻井液泥饼的摩阻系数得到降低，使之具有良好的润滑性能。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：

生产中所用设备：反应釜、计量罐、冷凝器、均化器、热载体加热炉。

本发明防塌剂的生产过程为：

A、聚合物乳液的制备

①取15号工业助剂油200kg，加入30kg山梨醇酐单油酸酯充分混匀；

②在200kg去离子水中加入90kg丙烯酸单体，用70kg工业级氢氧化钾中和，配制成单体溶液；

③在搅拌条件下，将步骤②中配制成的单体溶液倒入步骤①中的混匀液中，升温至70-80℃，形成油性乳液，滴加1kg过氧化二苯甲酰引发剂溶液，聚合反应3-4小时后静置，制成聚合物乳液；

B、阳离子沥青乳液的制备

①通过荧光分析技术，对各种沥青原料进行筛选，选择一种与所用地层原油荧光特性有明显区分的沥青原料，以减小对地质录井测量的干扰。将400kg沥青加热熔化，倒入200kg 15号工业助剂油中，加入40kg山梨醇酐单油酸酯，搅拌均匀，保持温度80-85℃；

②将100kg去离子水加热至80℃后加入20kg工业级十六烷基三甲基氯化铵，搅拌溶解；

③在高速搅拌下将步骤②中配制成的溶液慢慢加入到步骤①中的混匀液中乳化分散形成悬浮乳液；

C、聚合物阳离子沥青乳液

在85-90℃温度下，在搅拌下将步骤A制得的聚合物乳液与80kg环氧丙基三甲基氯化铵先后加入到步骤B制得的阳离子沥青乳液中，持续搅拌1-2小时，均匀乳化。

制成聚合物阳离子沥青乳液，为黑褐色膏状体。

本发明10号、15号工业助剂油是按粘度标准分类的现有产品。

实施例2

本发明防塌剂的生产过程为：

A、聚合物乳液的制备

①取10号工业助剂油300kg，加入50kg山梨醇酐单油酸酯充分混匀，

②在150kg去离子水中加入100kg丙烯酸单体，用80kg工业级氢氧化钾中和，配制成单体溶液；

③在搅拌条件下，将步骤②中配制成的单体溶液倒入步骤①中的混匀液中，升温至70-80℃，形成油性乳液，滴加2kg过氧化二苯甲酰引发剂溶液，聚合反应3-4小时后静置，制成聚合物乳液；

B、阳离子沥青乳液的制备

①将450kg沥青加热熔化，倒入200kg 10号工业助剂油中，加入50kg山梨醇酐单油酸酯，搅拌均匀，保持温度80-85℃；

②将300kg去离子水加热至80℃后加入40kg工业级十六烷基三甲基氯化铵；

③在高速搅拌下将步骤②中配制成的溶液慢慢加入到步骤①中的混匀液中乳化分散形成悬浮乳液；

C、聚合物阳离子沥青乳液

在85-90℃温度下，在搅拌下将步骤A制得的聚合物乳液与100kg环氧丙基三甲基氯化铵先后加入到步骤B制得的阳离子沥青乳液中，持续搅拌1-2小时，均匀乳化。

制成聚合物阳离子沥青乳液，为黑褐色膏状体。

实施例3

本发明防塌剂的生产过程为：

A、聚合物乳液的制备

①取15号工业助剂油250kg，加入40kg山梨醇酐单油酸酯充分混匀，

②在180kg去离子水中加入95kg丙烯酸单体，用75kg工业级氢氧化钾中和，配制成单体溶液；

③在搅拌条件下，将步骤②中配制成的单体溶液倒入步骤①中的混匀液中，升温至70-80℃，形成油性乳液，滴加1.5kg过氧化二苯甲酰引发剂溶液，聚合反应3-4小时后静置，制成聚合物乳液；

B、阳离子沥青乳液的制备

①将420kg沥青加热熔化，倒入200kg 15号工业助剂油中，加入50kg山梨醇酐单油酸酯，搅拌均匀，保持温度80-85℃；

②将200kg去离子水加热至80℃后加入30kg工业级十六烷基三甲基氯化铵，搅拌溶解；

③在搅拌下将步骤②中配制成的溶液慢慢加入到步骤①中的混匀液中乳化分散形成悬浮乳液；

C、聚合物阳离子沥青乳液

在85-90℃温度下，在搅拌下将步骤A制得的聚合物乳液与90kg环氧丙基三甲基氯化铵先后加入到步骤B制得的阳离子沥青乳液中，持续搅拌1-2小时，均匀乳化。

制成聚合物阳离子沥青乳液，为黑褐色膏状体。

Claims (3)

1、一种钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂，其特征在于：它是由下列重量百分含量范围的原料制成的，

沥青20％-40％，氢氧化钾4％-9％，工业级的十六烷基三甲基氯化铵1％-3％，工业助剂油15％-30％，丙烯酸单体5％-8％，去离子水15％-30％，过氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，环氧丙基三甲基氯化铵5％-8％，山梨醇酐单油酸酯2％-5％。

2、根据权利要求1所述的钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂，其特征在于：各原料的重量百分含量范围是，沥青25％-35％，氢氧化钾5％-7％，工业级的十六烷基三甲基氯化铵2％-2.5％，工业助剂油20％-25％，丙烯酸单体6％-7％，去离子水20％-25％，过氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，环氧丙基三甲基氯化铵6％-7％，山梨醇酐单油酸酯3％-4％。

3、权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂的生产方法，其特征在于：它包括以下步骤，

A、聚合物乳液的制备

①在工业助剂油中加入山梨醇酐单油酸酯充分混匀，

②在去离子水中加入丙烯酸单体，用氢氧化钾中和，配制成单体溶液；

③在搅拌条件下，将步骤②中配制成的单体溶液倒入步骤①中的混匀液中，升温至70-80℃，形成油性乳液，滴加过氧化二苯甲酰引发剂溶液，聚合反应3-4小时后静置，制成聚合物乳液；

B、阳离子沥青乳液的制备

①通过荧光分析技术，对各种沥青原料进行筛选，选择一种与所用地层原油荧光特性有明显区分的沥青原料；将沥青加热熔化，倒入工业助剂油中，加入适量山梨醇酐单油酸酯，搅拌均匀，保持温度80-85℃；

②将去离子水加热至80℃后加入十六烷基三甲基氯化铵；

③在搅拌下将步骤②中配制成的溶液慢慢加入到步骤①中的混匀液中乳化分散形成悬浮乳液；

C、聚合物阳离子沥青乳液

在85-90℃温度下，在搅拌下将步骤A制得的聚合物乳液与环氧丙基三甲基氯化铵分别加入到步骤B制得的阳离子沥青乳液中，持续搅拌1-2小时，均匀乳化。