專利名稱：一種鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井液用化學助劑，具體涉及ー種鉆井液用抗溫抗鹽型降濾失劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
鉆井過程中，鉆井液處理劑的加入是保證鉆井過程順利進行的必要條件。降濾失劑通過在井壁形成低滲透率、薄而致密的濾餅而降低鉆井液的濾失量，從而避免井徑不規(guī)貝U、井壁垮塌、損害油氣層、卡鉆以及測井不準等不良狀況發(fā)生。降濾失劑是用量最大、研究開發(fā)最活躍的鉆井液處理劑之一。隨著世界油氣資源需求的迅猛增加，深部地層油氣資源勘探開發(fā)越來越受到重 視。在石油鉆井過程中，油氣井鉆探深度的増加，地層溫度及壓カ也不斷升高，鉆遇地層日趨復雜，特別是特殊井、超深井和復雜井數(shù)量増加，這便對鉆井液エ藝提出了越來越高的要求。目前，國內(nèi)深井超深井鉆井液的維護處理中，加入的處理劑種類多，加量大，但是在高溫高鹽的環(huán)境下降率失效果不好，而且鉆井液中各組分在高分高壓環(huán)境下發(fā)生復雜的物理化學作用，嚴重影響鉆井液體系的性能及其穩(wěn)定性。對降濾失劑而言，抗溫抗鹽性能的要求也越來越高，需要在含有鹽、鈣環(huán)境中，仍然能夠保持良好的抗溫性能。因此，開發(fā)適合現(xiàn)在鉆井要求的抗溫、耐鹽，同時能夠穩(wěn)定井壁，抑制頁巖膨脹的降濾失劑是目前研究的重點。雖然目前油田鉆井過程中使用的降濾失劑種類很多，但是，能夠同時具備良好的抗溫性以及抗鹽性的產(chǎn)品卻很少。目前，同時具備抗溫抗鹽性能的降濾失劑大多數(shù)為聚合物類產(chǎn)品。大多數(shù)情況下，該類降濾失劑產(chǎn)品的抗溫性能、抗鹽性能都是有限的，而且要達到較好的降率失效果需要増大加量。同吋，該類產(chǎn)品具有増加體系粘度，價格昂貴等缺點。因此，目前需要開發(fā)出降率失性能優(yōu)良，抗溫抗鹽效果好，同時加量少，成本低廉的降濾失劑產(chǎn)品，來滿足當前現(xiàn)場鉆井液的維護和處理的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人通過銳意研究發(fā)現(xiàn)，通過采用可聚合無機膠凝材料凹凸棒土與丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸單體共聚物發(fā)生接枝或者插層反應，得到具有獨特的空間三維分子結(jié)構(gòu)，分子鏈剛性強，耐溫抗鹽抗剪切能力強，以其作為鉆井液用降濾失劑具有良好的綜合性能，由于引入可聚合無機膠凝材料作為聯(lián)結(jié)基團，成本降低；抗溫效果好，在飽和鹽水體系中，150°C老化16h，依然具有良好的降率失性能；抗鹽能力強，在高溫高壓環(huán)境下，飽和鹽水基漿中的降率失效果非常好，由此完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，其由包括以下重量配比的原料成分制成四凸ネ奉土4~ 10份
丙烯酸60 70份
丙烯酰胺25 70份 丙烯腈10 40份 引發(fā)劑0.05 1.2份該降濾失劑由包括以下步驟的方法制備(I)將凹凸棒土與蒸餾水充分混合，水化，將水化后的凹凸棒土加入反應器中，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈，在I 2小時內(nèi)加完；(2)在攪拌下依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、引發(fā)劑的水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH至8 10之間，攪拌均勻，然后加熱至60 90°C，恒溫反應0. 5 2小時后出料。 根據(jù)本發(fā)明提供的鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑采用可聚合無機膠凝材料凹凸棒土與丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸單體共聚物發(fā)生接枝或者插層反應，得到具有獨特的空間三維分子結(jié)構(gòu)，分子鏈剛性強，耐溫抗鹽抗剪切能力強。分子鏈上兼有無機材料和有機單體官能團，無機物的引入使得聚合物分子具有比線性有機分子更好的耐溫性能，可聚合無機膠凝材料使吸附基團的水解穩(wěn)定性提高，高溫解吸附趨勢得到抑制。由于可聚合無機膠凝材料成本低廉，在一定程度上降低聚合物的成本。三種有機単體在發(fā)生共聚反應生成的聚合物鏈段以-C-C-聯(lián)結(jié)，熱分解溫度在250°C以上，具有高溫穩(wěn)定性。本發(fā)明的降濾失劑抗溫效果好，在飽和鹽水體系中，150°C老化16h，依然具有良好的降率失性能?？果}能力強，在高溫高壓環(huán)境下，飽和鹽水基漿中的降率失效果非常好。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細。通過這些描述，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得更為清楚明確。本發(fā)明提供一種鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，其由包括以下重量配比的原料成分制成
IHJ凸ネ奉土 4 10イ分
丙烯酸.60 70份 丙烯酰胺 25 70份 丙烯賭10 40份 引發(fā)劑0.05 1.2份該降濾失劑由包括以下步驟的方法制備(I)將凹凸棒土與蒸餾水充分混合，水化，將水化后的凹凸棒土加入反應器中，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈，在I 2小時內(nèi)加完；(2)在攪拌下依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、引發(fā)劑的水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH至8 10之間，攪拌均勻，然后加熱至60 90°C，恒溫反應0. 5 2小時后出料。在一個優(yōu)選的實施方式中，鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑由包括以下重量配比的原料成分制成
凹凸ネ奉土 7 9.8份 丙烯酸 65 ~ 70份 丙晞酰胺 30 60份 丙烯腈10 ~ 30份 引發(fā)劑0.4 1.2份；在一個更優(yōu)選的實施方式中，鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑由包括以下重量配比的 原料成分制成
凹凸棒土7 9.8份
丙烯酸65 70份
丙烯酰胺40 50份 丙婦腈20 30份 引發(fā)劑0.4 1.2份。在本發(fā)明中，作為引發(fā)劑，可以選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉和亞硫酸氫鈉?？梢允褂闷渲械娜惟`種，也可以使用其中兩種或以上的任意組合。在一個優(yōu)選的實施方式中，鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑由以下方法制備(I)用質(zhì)量為凹凸棒土 20倍的蒸餾水與凹凸棒土充分混合，水化，將水化后的凹凸棒土加入反應器中，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈，在I 2小時內(nèi)加完；(2)在攪拌下依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、引發(fā)劑的水溶液，用20%的氨水調(diào)節(jié)pH至8 10之間，攪拌均勻，然后加熱至60 90°C，恒溫反應0. 5 2小時后出料。在步驟(2)中，反應溫度優(yōu)選為80 90°C。 對于所得產(chǎn)品，可以進行后處理，如烘干，粉碎等。實施例以下通過具體實例進一歩描述本發(fā)明，不過這些實例僅是示例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。實施例1向裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計以及加熱裝置的四ロ瓶中加入7g水化好的凹凸棒土，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈20g，在I小時內(nèi)加完。在攪拌下依次加入丙烯酸70g、丙烯酰胺50g、過硫酸鉀0. 28g。用20%的氨水調(diào)節(jié)pH=9,攪拌均勻，然后加熱至80°C,恒溫反應I小時后，將產(chǎn)物倒出。在70°C下烘干后粉碎。實施例2
向裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計以及加熱裝置的四ロ瓶中加入4. Sg水化好的凹凸棒土，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈30g，在I小時內(nèi)加完。在攪拌下依次加入丙烯酸70g、丙烯酰胺40g、過硫酸銨0. 4g。用20%的氨水調(diào)節(jié)pH=9,攪拌均勻,然后加熱至80°C,恒溫反應I小時后，將產(chǎn)物倒出。在70°C下烘干后粉碎。實施例3·向裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計以及加熱裝置的四ロ瓶中加入9. Sg水化好的凹凸棒土，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈10g，在I小時內(nèi)加完。在攪拌下依次加入丙烯酸65g、丙烯酰胺60g、引發(fā)劑1. 2g。用20%的氨水調(diào)節(jié)pH=9，攪拌均勻，然后加熱至90°C，恒溫反應2小時后，將產(chǎn)物倒出。在70°C下烘干后粉碎。實施例4向裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計以及加熱裝置的四ロ瓶中加入9. Sg水化好的凹凸棒土，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈40g，在I小時內(nèi)加完。在攪拌下依次加入丙烯酸70g、丙烯酰胺30g、過硫酸銨0. 28g。用20%的氨水調(diào)節(jié)pH=9，攪拌均勻，然后加熱至80°C，恒溫反應I小時后，將產(chǎn)物倒出。在70°C下烘干后粉碎。實驗例I降濾失效果評價1、在淡水基漿中測試基衆(zhòng)配制在高攪杯中加入400mL自來水,在不斷攪拌下加入20g膨潤土,攪拌20分鐘，室溫下密閉靜置16小時即為基漿。實驗漿配制及測試在不斷攪拌下向預先水化好的基漿中加入0. 5%的評價樣品(對比例1，對比例2，實施例1，實施例2)，高速攪拌均勻，測其流變性和濾失量，結(jié)果示于下表I中。表中各參數(shù)為表觀粘度AV (mPa S)，塑性粘度PV (mPa S)，屈服值YP (Pa)，API 濾失量 FL (mL)。表I在淡水基漿中的測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，其由包括以下重量配比的原料成分制成凹凸棒土 4 IO份丙烯酸60 70份 丙烯酰胺 25 70份丙烯腈10 40份引發(fā)劑0.05 1.2份 該降濾失劑由包括以下步驟的方法制備 (1)將凹凸棒土與蒸餾水充分混合，水化，將水化后的凹凸棒土加入反應器中，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈，在I 2小時內(nèi)加完； (2)在攪拌下依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、引發(fā)劑的水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH至8 10之間，攪拌均勻，然后加熱至60 90°C，恒溫反應O. 5 2小時后出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，由包括以下重量配比的原料成分制成凹凸棒土 7 9.8份丙烯酸65 70份 丙烯酰胺 30 60份丙浠腈10 30份引發(fā)劑0.4 1.2份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，由包括以下重量配比的原料成分制成 凹凸棒土 7 9.8份 丙烯酸65 70份 丙晞酰*胺 40 ~ 50份丙烯腈20 30份引發(fā)劑0.4 1.2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，其中，引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉和亞硫酸氫鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，由包括以下步驟的方法制備 (1)用質(zhì)量為凹凸棒土20倍的蒸餾水與凹凸棒土充分混合，水化，將水化后的凹凸棒土加入反應器中，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈，在I 2小時內(nèi)加完； (2)在攪拌下依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、引發(fā)劑的水溶液，用20%的氨水調(diào)節(jié)pH至8 10之間，攪拌均勻，然后加熱至60 90°C，恒溫反應O. 5 2小時后出料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，其中在步驟(2)中，反應溫度為80 90°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井液用抗溫抗鹽降濾失劑，其由特定重量配比的凹凸棒土、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和引發(fā)劑制成，制備方法包括(1)將凹凸棒土與蒸餾水充分混合，水化，將水化后的凹凸棒土加入反應器中，在攪拌下緩慢滴加丙烯腈；(2)在攪拌下依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、引發(fā)劑的水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH至8～10之間，攪拌均勻，然后加熱至60～90℃，恒溫反應0.5～2小時后出料。經(jīng)烘干、粉碎，成為具有良好綜合性能的鉆井液降濾失劑，成本低廉，抗溫可達150℃，抗鹽可達飽和鹽水。
文檔編號C09K8/03GK103013457SQ20121059362
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者周風山, 王群來, 國文月, 薛偉 申請人:中國地質(zhì)大學(北京)