鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法。它由以下重量百分比的原料組成：丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯酰胺4-8%，四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發(fā)劑0.1-0.5%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是它能顯著降低鉆井液高溫高壓濾失量，同時(shí)整體提高鉆井液體系的抗溫及抗鹽鈣污染能力。并通過改善泥餅質(zhì)量，提高滲透率恢復(fù)值，有效保護(hù)油氣層。能抗180℃高溫及復(fù)合鹽，可用作深井、鉆進(jìn)鹽膏層和海水鉆井的降失水劑。
【專利說明】鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降失水劑，特別涉及一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣井鉆探深度的增加，井底溫度、壓力不斷升高，對鉆井液處理劑的要求越來越高。由于超深井所鉆遇的地層復(fù)雜、井下高溫高壓以及作業(yè)周期長等，對鉆井液技術(shù)提出了更高的要求。高溫超深井鉆井液所面臨的主要技術(shù)難題如下:第一，鉆井液高溫穩(wěn)定性問題尤為突出。因?yàn)樵诟邷刈饔孟?，鉆井液中的主要有機(jī)處理劑可逐漸變質(zhì)、降解和失效，如淀粉類處理劑在溫度超過120°C時(shí)容易發(fā)酵，纖維素類和常用高聚合物類處理劑在溫度超過140°C時(shí)就會(huì)降解失效等。高溫下這些處理劑的物理、化學(xué)作用，最終引起鉆井液性能的變化或失效，可導(dǎo)致鉆井工程無法正常進(jìn)行。第二，高固相含量下的鉆井液流變性及濾失性難以控制。高的地層壓力要求鉆井液必須高密度，固相含量也相當(dāng)高，且固相粒度級配不合理時(shí)，使得鉆井液流變性及濾失性更難控制。為保持高溫高密度鉆井液的性能穩(wěn)定，不得不加入多種較高濃度的處理劑，但由于各類處理劑間的高溫復(fù)雜反應(yīng)，使鉆井液性能難以維護(hù)和調(diào)控。第三，往往要鉆遇多套壓力層系地層，安全密度窗窄，地層承壓能力差，塌、漏、卡等復(fù)雜情況共存。另外，常遇到的鹽膏泥混層的井壁穩(wěn)定問題較突出，這對鉆井液的抗鹽、抗鈣、抗固相污染能力提出了更高的要求。
[0003]在國內(nèi)，高溫超深井?dāng)?shù)量近年越來越多。降失水劑是用量最大的鉆井液處理劑之一。為實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)的安全快速與較高的綜合效益，要求鉆井液具有合適的濾失造壁性能，因而降濾失劑成為產(chǎn)銷量最大、研究開發(fā)最活躍的鉆井液處理劑之一。鉆井液在深井高溫條件下能否保持較低的濾失量，關(guān)鍵要看降濾失劑的耐溫性是否良好。對于鉆穿高含鈣地層用的或用海水處理的鉆井液 ，要保證鉆井液的性能符合要求，必須研制抗鹽鈣的降濾失劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，針對目前國內(nèi)使用的鉆井液用降失水劑普遍存在抗鹽、抗高溫能力差的缺陷，以丙烯酸、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)為改性單體，合成了抗高溫抗復(fù)合鹽四元共聚物降失水劑。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯酰胺4-8%，四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發(fā)劑0.1-0.5%。
[0006]進(jìn)一步的，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12-13%，氫氧化鈉7-8%，去離子水62-63%，丙烯酰胺5-7%，四苯乙烯磺酸鈉5.2-5.8%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5-7.5%，引發(fā)劑 0.2-0.4%ο[0007]更進(jìn)一步的，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯酰胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發(fā)劑0.3%。
[0008]進(jìn)一步的，所述弓丨發(fā)劑為氧化還原引發(fā)體系。
[0009]進(jìn)一步的，所述氧化還原引發(fā)體系為過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發(fā)體系或過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發(fā)體系。 [0010]進(jìn)一步的，所述過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發(fā)體系中過硫酸鹽和亞硫酸氫鹽加入的重量比為1:1。
[0011]進(jìn)一步的，所述過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發(fā)體系中過硫酸鹽和亞硫酸鹽加入的重量比為1:1
[0012]更進(jìn)一步的，所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉；所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉。
[0013]上述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑的制備方法，它包括以下步驟:
[0014](I)將引發(fā)劑用去離子水重量的20-30%溶解，待用；
[0015](2)將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至6.5-7.5，然后依次加入剩下的去離子水、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至55-65°C ；
[0016](3 )將步驟(1)中溶解的引發(fā)劑加入到反應(yīng)釜中，在55-65 °C下保溫?cái)嚢?_9小時(shí)，得到無色透明或淺黃色粘稠液體，繼續(xù)在55-65°C下保溫?cái)嚢?.5-2.5小時(shí)，灌裝出料。
[0017]進(jìn)一步的，所述步驟(2 )中將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至7.0。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019](I)本發(fā)明中的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物降失水劑因帶有內(nèi)酰胺基等官能團(tuán)，具有良好的抗溫性，能抗180°C高溫；
[0020](2)本發(fā)明中的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物降失水劑攜帶對鹽不敏感的基團(tuán)，所以具有較好的抗鹽鈣性能；
[0021](3)本發(fā)明中的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物降失水劑通過改善體系中顆粒粒徑級配，增強(qiáng)濾餅可壓縮性從而降低濾餅滲透率，提高滲透率恢復(fù)值，大幅提高油氣層保護(hù)效果；
[0022](4)本發(fā)明中的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物降失水劑能有效降低鉆井液體系濾失量，與常規(guī)處理劑配伍性好，可滿足深井、鉆進(jìn)鹽膏層和海水鉆井的工藝要求。
[0023](5)本發(fā)明中的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物降失水劑能有效降低摩阻，具有良好的潤滑性能；
[0024](6)鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物降失水劑能降低粘切力，對鉆井液其它流變性影響不大。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的其中的幾個(gè)實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]1.1 一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯酰胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發(fā)劑0.3%。
[0028]制備本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑1000kg，具體的原料及用量為:丙烯酸122kg，氫氧化鈉72kg，去離子水623kg，丙烯酰胺55kg，四苯乙烯磺酸鈉55kg, N-乙烯基吡咯烷酮7kg，引發(fā)劑3kg，其中引發(fā)劑為過硫酸銨1.5kg，亞硫酸鈉1.5kg。
[0029]1.2制備步驟:
[0030](I)將130kg去離子水加入反應(yīng)釜中，攪拌，加入過硫酸銨和亞硫酸鈉，攪拌0.5h,泵入計(jì)量罐待用；
[0031 ] (2)將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至7，然后依次剩下的去離子水493kg、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至58 °C ；
[0032](3)將步驟(1)中溶解的引發(fā)劑緩慢加入反應(yīng)釜中，在58°C下保溫?cái)嚢?小時(shí)，得到淺黃色透明液體，繼續(xù)在58°C下保溫?cái)嚢?小時(shí)，灌裝出料。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]2.1 一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.0%，氫氧化鈉7.0%，`去離子水62.0%，丙烯酰胺7.0%，四苯乙烯磺酸鈉5.3%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5%，引發(fā)劑0.2%。
[0035]制備本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑1000kg，具體的原料及用量為:丙烯酸120kg,氫氧化鈉70kg,去離子水620kg,丙烯酰胺70kg,四苯乙烯磺酸鈉53kg, N-乙烯基吡咯燒酮65kg,引發(fā)劑2kg,其中引發(fā)劑為過硫酸鉀Ikg,亞硫酸氫鈉1kg。
[0036]2.2制備步驟:
[0037](I)將186kg去離子水加入反應(yīng)釜中，攪拌，加入過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，攪拌
0.5h，泵入計(jì)量罐待用；
[0038](2)將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至6.5，然后依次剩下的去離子水434kg、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至65 °C ；
[0039](3)將步驟(1)中溶解的引發(fā)劑緩慢加入反應(yīng)釜中，在65°C下保溫?cái)嚢?小時(shí)，得到淺黃色透明液體，繼續(xù)在65°C下保溫?cái)嚢?.5小時(shí)，灌裝出料。
[0040]實(shí)施例3:
[0041]3.1 一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸15.0%，氫氧化鈉8.5%，去離子水60.0%，丙烯酰胺4.0%，四苯乙烯磺酸鈉
5.6%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5%，引發(fā)劑0.4%。
[0042]制備本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑1000kg，具體的原料及用量為:丙烯酸150kg,氫氧化鈉85kg,去離子水600kg,丙烯酰胺40kg,四苯乙烯磺酸鈉56kg, N-乙烯基吡咯燒酮65kg,引發(fā)劑4kg,其中引發(fā)劑為過硫酸銨2kg,亞硫酸氫鈉2kg。[0043]3.2制備步驟:
[0044](I)將150kg去離子水加入反應(yīng)釜中，攪拌，加入過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，攪拌
0.5h，泵入計(jì)量罐待用；
[0045](2)將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至7.5，然后依次剩下的去離子水450kg、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至60°C ；
[0046](3)將步驟(1)中溶解的引發(fā)劑緩慢加入反應(yīng)釜中，在60°C下保溫?cái)嚢?小時(shí)，得到淺黃色透明液體，繼續(xù)在60°C下保溫?cái)?.5小時(shí)，灌裝出料。
[0047]將本發(fā)明實(shí)施例1-3中所得的降失水劑同現(xiàn)有技術(shù)中的兩種降失水劑(即降失水劑A和降失水劑B)做性能對比，得到結(jié)果如下表:
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯酰胺4-8%’四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發(fā)劑0.1-0.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12-13%，氫氧化鈉7-8%，去離子水62-63%，丙烯酰胺5-7%，四苯乙烯磺酸鈉5.2-5.8%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5-7.5%，引發(fā)劑0.2-0.4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:它由以下重量百分比的原料組成:丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯酰胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發(fā)劑0.3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:所述引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)體系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:所述氧化還原引發(fā)體系為過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發(fā)體系或過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發(fā)體系O
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:所述過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發(fā)體系中過硫酸鹽和亞硫酸氫鹽加入的重量比為1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:所述過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發(fā)體系中過硫酸鹽和亞硫酸鹽加入的重量比為1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑，其特征在于:所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉；所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉。`
9.根據(jù)權(quán)利1-3中任意一項(xiàng)所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟: (1)將引發(fā)劑用去離子水重量的20-30%溶解，待用； (2)將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至6.5-7.5，然后依次加入剩下的去離子水、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至55-65 °C ； (3 )將步驟(1)中溶解的引發(fā)劑加入到反應(yīng)釜中，在55-65 °C下保溫?cái)嚢?-9小時(shí)，得到無色透明或淺黃色粘稠液體，繼續(xù)在55-65°C下保溫?cái)嚢?.5-2.5小時(shí)，灌裝出料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鉆井液用抗高溫抗復(fù)合鹽聚合物的降失水劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中將丙烯酸加入反應(yīng)釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應(yīng)釜中中和PH值至7.0。
【文檔編號】C09K8/035GK103555296SQ201310543270
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】宋芳 申請人:庫爾勒同益工貿(mào)有限責(zé)任公司