專利名稱：鉆井液用陽離子乳化瀝青防塌劑及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液用處理劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術：
在玉門油田青西地區(qū)有柳溝莊和窟窿山兩個構造，所鉆井的井深都是4000米以上的深井，且?guī)缀醵际情L裸眼井，窟窿山構造屬于山前構造帶和逆掩推復體，這種地質條件給鉆井液施工帶來一些技術難題，如井漏、縮徑、坍塌、井徑不規(guī)則及裂縫性油層保護等問題，嚴重制約了鉆井及油田整體效益的提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鉆井液用陽離子乳化瀝青防塌劑。
本發(fā)明另一個目的是提供一種該防塌劑的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明鉆井液用陽離子乳化瀝青防塌劑，是由下列重量百分含量范圍的原料制成的瀝青20％-40％，氫氧化鉀4％-9％，十六烷基三甲基氯化銨(工業(yè)級)1％-3％，工業(yè)助劑油15％-30％，丙烯酸單體5％-8％，去離子水15％-30％，過氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨5％-8％，山梨醇酐單油酸酐2％-5％。
本發(fā)明各原料的優(yōu)選重量百分含量范圍是瀝青25％-35％，氫氧化鉀5％-7％，十六烷基三甲基氯化銨(工業(yè)級)2％-2.5％，工業(yè)助劑油20％-25％，丙烯酸單體6％-7％，去離子水20％-25％，過氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨6％-7％，山梨醇酐單油酸酐3％-4％。
將上述各組分制成本發(fā)明防塌劑的生產(chǎn)方法是A、聚合物乳液的制備①在工業(yè)助劑油中加入山梨醇酐單油酸酐充分混勻，②在去離子水中加入丙烯酸單體，用氫氧化鉀中和，配制成單體溶液；③在攪拌條件下，將步驟②中配制成的單體溶液倒入步驟①中的混勻液中，升溫至70-80℃，形成油性乳液，滴加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑溶液，聚合反應3-4小時后靜置，制成聚合物乳液；B、陽離子瀝青乳液的制備①通過熒光分析技術，對各種瀝青原料進行篩選，選擇一種與所用地層原油熒光特性有明顯區(qū)分的瀝青原料；將瀝青加熱熔化，倒入工業(yè)助劑油中，加入適量山梨醇酐單油酸酐，攪拌均勻，保持溫度80-85℃；②將去離子水加熱至80℃后加入十六烷基三甲基氯化銨；③在攪拌下將步驟②中配制成的溶液慢慢加入到步驟①中的混勻液中乳化分散形成懸浮乳液；C、聚合物陽離子瀝青乳液在85-90℃溫度下，在攪拌下將步驟A制得的聚合物乳液與環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分別加入到步驟B制得的陽離子瀝青乳液中，持續(xù)攪拌1-2小時，均勻乳化。
本發(fā)明防塌劑的指標

本發(fā)明的作用機理(1)、粘聚補墻作用本發(fā)明防塌劑在井底溫度作用下，容易發(fā)生分裂作用，使瀝青乳液中的水分逐漸分離出來，瀝青顆粒相互聚結，同時與井壁巖石的吸附作用，瀝青顆粒通過分子鏈與巖石表面進行物理吸附，結果使井壁巖石表面形成一層牢固的瀝青薄膜，一方面它能阻止鉆井液中自由水向地層滲透。另一方面瀝青微粒在井壁上形成具有一定強度的瀝青膜時，將不會再受鉆井液沖刷的影響。
(2)強化泥餅潤滑作用本發(fā)明防塌劑顆粒由于自身的粘性和彈性，在液柱壓力下產(chǎn)生形變，可進一步封堵泥餅中孔隙，形成薄而致密的泥餅。其親油部分在在泥餅表面形成油溶劑化膜，其油溶性瀝青顆粒在鉆井液中起到良好的潤滑作用。
(3)強化降濾失和抑制作用本發(fā)明防塌劑中含有一定量的聚丙烯酸鹽，聚丙烯酸鹽以乳液形式存在，并含一定量的鉀離子，在鉆井液中起到降濾失和抑制作用，同時在地層微孔隙和井壁為瀝青提供絡合作用，使分離出來的聚丙烯酸鹽乳?？孔陨淼恼承院蛷椥阅茉诘貙游⒖紫逗臀⒘严秲忍岣邽r青粘性薄膜的強度，改善泥餅質量。
現(xiàn)場應用情況本發(fā)明防塌劑在鉆井過程中，有效的減少了井下復雜情況發(fā)生，主要表現(xiàn)在(1)本發(fā)明防塌劑與陽離子聚合物鉆井液配伍性好，鉆井液性能穩(wěn)定，它的加入不起泡、不提粘，不影響原來的鉆井液性能?，F(xiàn)場使用過程中便于維護，抗污染能力強。
(2)提高了陽離子聚合物鉆井液的抑制能力，有效的抑制了泥頁巖水化和硬脆性地層的坍塌，避免了因井漏導致的井壁掉塊帶來的卡鉆事故的發(fā)生。井徑擴大率顯著下降，實現(xiàn)了井壁的穩(wěn)定。
(3)聚合物陽離子瀝青有利于對地層微裂縫的封堵，能有效減少漏失量，有利于降低鉆井液成本。
(4)聚合物陽離子瀝青的使用，使鉆井液泥餅的摩阻系數(shù)得到降低，使之具有良好的潤滑性能。
具體實施例方式
下面的實施例可以使本專業(yè)技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
實施例1生產(chǎn)中所用設備反應釜、計量罐、冷凝器、均化器、熱載體加熱爐。
本發(fā)明防塌劑的生產(chǎn)過程為A、聚合物乳液的制備①取15號工業(yè)助劑油200kg，加入30kg山梨醇酐單油酸酐充分混勻；②在200kg去離子水中加入90kg丙烯酸單體，用70kg工業(yè)級氫氧化鉀中和，配制成單體溶液；③在攪拌條件下，將步驟②中配制成的單體溶液倒入步驟①中的混勻液中，升溫至70-80℃，形成油性乳液，滴加1kg過氧化二苯甲酰引發(fā)劑溶液，聚合反應3-4小時后靜置，制成聚合物乳液；B、陽離子瀝青乳液的制備①通過熒光分析技術，對各種瀝青原料進行篩選，選擇一種與所用地層原油熒光特性有明顯區(qū)分的瀝青原料，以減小對地質錄井測量的干擾。將400kg瀝青加熱熔化，倒入200kg15號工業(yè)助劑油中，加入40kg山梨醇酐單油酸酐，攪拌均勻，保持溫度80-85℃；②將100kg去離子水加熱至80℃后加入20kg工業(yè)級十六烷基三甲基氯化銨，攪拌溶解；③在高速攪拌下將步驟②中配制成的溶液慢慢加入到步驟①中的混勻液中乳化分散形成懸浮乳液；C、聚合物陽離子瀝青乳液在85-90℃溫度下，在攪拌下將步驟A制得的聚合物乳液與80kg環(huán)氧丙基三甲基氯化銨先后加入到步驟B制得的陽離子瀝青乳液中，持續(xù)攪拌1-2小時，均勻乳化。
制成聚合物陽離子瀝青乳液，為黑褐色膏狀體。
本發(fā)明10號、15號工業(yè)助劑油是按粘度標準分類的現(xiàn)有產(chǎn)品。
實施例2本發(fā)明防塌劑的生產(chǎn)過程為
A、聚合物乳液的制備①取10號工業(yè)助劑油300kg，加入50kg山梨醇酐單油酸酐充分混勻，②在150kg去離子水中加入100kg丙烯酸單體，用80kg工業(yè)級氫氧化鉀中和，配制成單體溶液；③在攪拌條件下，將步驟②中配制成的單體溶液倒入步驟①中的混勻液中，升溫至70-80℃，形成油性乳液，滴加2kg過氧化二苯甲酰引發(fā)劑溶液，聚合反應3-4小時后靜置，制成聚合物乳液；B、陽離子瀝青乳液的制備①將450kg瀝青加熱熔化，倒入200kg10號工業(yè)助劑油中，加入50kg山梨醇酐單油酸酐，攪拌均勻，保持溫度80-85℃；②將300kg去離子水加熱至80℃后加入40kg工業(yè)級十六烷基三甲基氯化銨；③在高速攪拌下將步驟②中配制成的溶液慢慢加入到步驟①中的混勻液中乳化分散形成懸浮乳液；C、聚合物陽離子瀝青乳液在85-90℃溫度下，在攪拌下將步驟A制得的聚合物乳液與100kg環(huán)氧丙基三甲基氯化銨先后加入到步驟B制得的陽離子瀝青乳液中，持續(xù)攪拌1-2小時，均勻乳化。
制成聚合物陽離子瀝青乳液，為黑褐色膏狀體。
實施例3本發(fā)明防塌劑的生產(chǎn)過程為A、聚合物乳液的制備①取15號工業(yè)助劑油250kg，加入40kg山梨醇酐單油酸酐充分混勻，②在180kg去離子水中加入95kg丙烯酸單體，用75kg工業(yè)級氫氧化鉀中和，配制成單體溶液；③在攪拌條件下，將步驟②中配制成的單體溶液倒入步驟①中的混勻液中，升溫至70-80℃，形成油性乳液，滴加1.5kg過氧化二苯甲酰引發(fā)劑溶液，聚合反應3-4小時后靜置，制成聚合物乳液；B、陽離子瀝青乳液的制備①將420kg瀝青加熱熔化，倒入200kg15號工業(yè)助劑油中，加入50kg山梨醇酐單油酸酐，攪拌均勻，保持溫度80-85℃；②將200kg去離子水加熱至80℃后加入30kg工業(yè)級十六烷基三甲基氯化銨，攪拌溶解；③在攪拌下將步驟②中配制成的溶液慢慢加入到步驟①中的混勻液中乳化分散形成懸浮乳液；C、聚合物陽離子瀝青乳液在85-90℃溫度下，在攪拌下將步驟A制得的聚合物乳液與90kg環(huán)氧丙基三甲基氯化銨先后加入到步驟B制得的陽離子瀝青乳液中，持續(xù)攪拌1-2小時，均勻乳化。
制成聚合物陽離子瀝青乳液，為黑褐色膏狀體。
權利要求
1.一種鉆井液用陽離子乳化瀝青防塌劑，其特征在于它是由下列重量百分含量范圍的原料制成的，瀝青20％-40％，氫氧化鉀4％-9％，十六烷基三甲基氯化銨(工業(yè)級)1％-3％，工業(yè)助劑油15％-30％，丙烯酸單體5％-8％，去離子水15％-30％，過氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨5％-8％，山梨醇酐單油酸酐2％-5％。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉆井液用陽離子乳化瀝青防塌劑，其特征在于各原料的重量百分含量范圍是，瀝青25％-35％，氫氧化鉀5％-7％，十六烷基三甲基氯化銨(工業(yè)級)2％-2.5％，工業(yè)助劑油20％-25％，丙烯酸單體6％-7％，去離子水20％-25％，過氧化二苯甲酰0.1％-0.2％，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨6％-7％，山梨醇酐單油酸酐3％-4％。
3.權利要求1或2所述的鉆井液用陽離子乳化瀝青防塌劑的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括以下步驟，A、聚合物乳液的制備①在工業(yè)助劑油中加入山梨醇酐單油酸酐充分混勻，②在去離子水中加入丙烯酸單體，用氫氧化鉀中和，配制成單體溶液；③在攪拌條件下，將步驟②中配制成的單體溶液倒入步驟①中的混勻液中，升溫至70-80℃，形成油性乳液，滴加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑溶液，聚合反應3-4小時后靜置，制成聚合物乳液；B、陽離子瀝青乳液的制備①通過熒光分析技術，對各種瀝青原料進行篩選，選擇一種與所用地層原油熒光特性有明顯區(qū)分的瀝青原料；將瀝青加熱熔化，倒入工業(yè)助劑油中，加入適量山梨醇酐單油酸酐，攪拌均勻，保持溫度80-85℃；②將去離子水加熱至80℃后加入十六烷基三甲基氯化銨；③在攪拌下將步驟②中配制成的溶液慢慢加入到步驟①中的混勻液中乳化分散形成懸浮乳液；C、聚合物陽離子瀝青乳液在85-90℃溫度下，在攪拌下將步驟A制得的聚合物乳液與環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分別加入到步驟B制得的陽離子瀝青乳液中，持續(xù)攪拌1-2小時，均勻乳化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液用陽離子、乳化瀝青防塌劑及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明是由下列重量百分含量范圍的原料制成的瀝青20％－40％，氫氧化鉀4％－9％，十六烷基三甲基氯化銨(工業(yè)級)1％－3％，工業(yè)助劑油15％－30％，丙烯酸單體5％－8％，去離子水15％－30％，過氧化二苯甲酰0.1％－0.2％，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨5％－8％，山梨醇酐單油酸酐2％－5％。本發(fā)明防塌劑的生產(chǎn)方法是A.聚合物乳液的制備；B.陽離子瀝青乳液的制備；C.聚合物陽離子瀝青乳液。本發(fā)明防塌劑與陽離子聚合物鉆井液配伍性好，鉆井液性能穩(wěn)定，加入后不起泡、不提粘?？刮廴灸芰?。抑制性強，能有效的抑制了泥頁巖水化和硬脆性地層的坍塌，有效抑制泥頁巖水化，明顯改善鉆井液潤滑性能和泥餅質量，減少濾失量，降低鉆井液成本。
文檔編號C09K8/50GK1749350SQ20041007922
公開日2006年3月22日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權日2004年9月15日
發(fā)明者束衛(wèi)東, 張賓, 陳榮富, 馬磊, 竇愛云 申請人:玉門石油管理局