油基鉆井液降濾失劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油基鉆井液降濾失劑，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備而成：油溶性單體3％～50％、表面活性劑0～5％、交聯(lián)劑0～5％、自由基引發(fā)劑0.005％～2％，余量為水。本發(fā)明還提供了該油基鉆井液降濾失劑的制備方法。本發(fā)明提供的油基鉆井液降濾失劑可在不顯著影響油基鉆井液流變性能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)較高的濾失降低率；另外，該油基鉆井液降濾失劑還具有較強的抗高溫性能，在200℃下依然保持良好的降濾失能力。
【專利說明】油基鉆井液降濾失劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井領(lǐng)域，特別是涉及一種油基鉆井液降濾失劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 油基鉆井液具有穩(wěn)定井壁、潤滑防卡、抑制頁巖水化膨脹及地層造漿等優(yōu)點，已成 為鉆高難度的高溫深井、海上鉆井、大斜度定向井、水平井、巨厚鹽膏層等各種復(fù)雜井的重 要手段。隨著非常規(guī)油氣資源的開發(fā)，油基鉆井液體系的應(yīng)用必將越來越廣泛。
[0003] 降濾失劑作為油基鉆井液的核心處理劑之一，對油基鉆井液體系的濾失性和造壁 性有直接影響，性能優(yōu)良的降濾失劑能夠保證油基鉆井液具有低濾失性并能形成薄而韌的 泥餅，降低鉆井液消耗，減少井下事故；此外，還能夠在一定程度上提高鉆井液體系的乳化 穩(wěn)定性。目前國內(nèi)外使用的油基鉆井液降濾失劑種類非常有限，多為氧化浙青類產(chǎn)品和有 機胺改性腐植酸類產(chǎn)品，如專利文獻(xiàn)US4941983、CN201210346679. 0、CN200910063480. 5以 及CN201110450281. 7公開的油基降濾失劑產(chǎn)品，其中專利文獻(xiàn)CN201210346679. 0公開的 油基降濾失劑產(chǎn)品為橡膠粉與浙青的混合產(chǎn)品。本發(fā)明旨在提供一種不同于氧化浙青和改 性腐植酸類、且性能優(yōu)異的油基鉆井液降濾失劑。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的一個目的是提供一種油基鉆井液降濾失劑，具有良好的降濾失效果和較 強的抗高溫能力，同時對油基鉆井液的流變性能影響較小。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種油基鉆井液降濾失劑的制備方法。
[0006] 為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 所述油基鉆井液降濾失劑由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備而成：
[0008] 油溶性單體 3%?50% 表面活性劑 〇?5% 交聯(lián)劑 0?5% 自由基引發(fā)劑 0.005%?2% 余重!為水。
[0009] 具體制備方法如下：
[0010] (1)將油溶性單體、表面活性劑、交聯(lián)劑和水混合后加熱至30?90°C，之后在氮氣 保護(hù)以及不低于300rpm的攪拌下加入自由基引發(fā)劑；
[0011] (2)維持加熱后的溫度，在不低于300rpm的攪拌下繼續(xù)反應(yīng)1?12h，即得到所述 油基鉆井液降濾失劑產(chǎn)品。
[0012] 為了便于使用，可以將產(chǎn)品烘干后再用粉碎機粉碎，過100目篩，得到固體粉末成 品。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述油溶性單體包括：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙 烯酸丁酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙 烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、4-甲基 苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、3, 4-二甲氧基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、a -甲基苯乙烯、4-乙基 苯乙烯、4-正辛基苯乙烯，4-三氟甲基苯乙烯、對氯苯乙烯、對氟苯乙烯。由于上述制備方 法步驟（1)中所涉及的反應(yīng)屬于自由基聚合反應(yīng)，上述單體屬于聚合反應(yīng)常用的單體，都 含有能參加該自由基聚合反應(yīng)的烯鍵，盡管各單體間的反應(yīng)速率和競聚率不同，但最終都 能得到具有本發(fā)明技術(shù)效果的產(chǎn)品，因此所述油溶性單體可以是以上所述任意一種或多種 以任意比例組成的混合物。
[0014] 所述表面活性劑在反應(yīng)組分中不是必需的，但加入少量表面活性劑可以增強反應(yīng) 體系的穩(wěn)定性。表面活性劑可以是陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性 劑中的一種或多種以任意比例組成的混合物。
[0015] 其中，所述陰離子表面活性劑為具有如下結(jié)構(gòu)通式的化合物：(R-X)Y，式中R為 C 8?C2(l的飽和或不飽和的直鏈或支鏈烷基；X為C6H4S0 3_、-0-S03_、S03_或C02_ ;Y為H+或堿 金屬陽尚子，如：十-燒基苯橫酸納、十7K燒基橫酸納、十八燒基橫酸納、十-燒基硫酸納、 油酸等。
[0016] 所述陽離子表面活性劑為c8?c2(l的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基取代季銨鹽， 如：十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨等。
[0017] 所述非離子表面活性劑為c8?c2(l的飽和或不飽和烷基醇聚氧乙烯醚、c 8?C2Q的 飽和或不飽和燒基酚聚氧乙烯醚、Span系列非離子表面活性劑或Tween系列非離子表面活 性劑；如 〇P_7、0P-10、Span-20、Span-40、Span-60、Span-80、Tween60、Tween80 等。
[0018] 所述交聯(lián)劑在反應(yīng)組分中也不是必需的，其主要作用在于調(diào)節(jié)產(chǎn)物的軟化點，可 根據(jù)產(chǎn)品性能的需要來改變添加量。所述交聯(lián)劑為：N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺、二甲基丙烯 酸乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酰乙二胺、N，N-二甲基丙烯酰乙二胺或二乙烯基苯 中的任意一種。
[0019] 所述自由基引發(fā)劑為：偶氮二異丁腈、偶氮二異丁腈脒鹽酸鹽、過氧化二苯甲 酰、Na2S208、K2S20 8、（NH4)2S208，也可以是以下氧化劑和還原劑組成的引發(fā)劑體系：Na 2S208/ NaHS03、K2S 208/NaHS03、（NH4)2S 208/NaHS03、Na2S20 8/FeS04、K2S208/FeS0 4、（NH4)2S208/FeS0 4、 Na2S208/Na2S 203、K2S208/Na 2S203、（NH4) 2S208/Na2S20 3、Na2S208/Na2S0 3、K2S208/Na2S0 3、（NH4) 2S208/ Na2S03。上述氧化還原引發(fā)劑體系中，氧化劑/還原劑的質(zhì)量比為1 :1?1 :2。
[0020] 由本發(fā)明技術(shù)方案制得的油基鉆井液降濾失劑具有優(yōu)異的降濾失效果，可在不顯 著影響油基鉆井液流變性能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)較高的濾失降低率；另外，該油基鉆井液降濾失 劑還具有較強的抗高溫性能，在200°C下依然保持良好的降濾失能力。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0021] 圖1為實施例1產(chǎn)品的掃描電鏡照片。

【具體實施方式】：
[0022] 實施例1
[0023] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水、30g甲基丙烯酸甲酯和lg陽離子表 面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，加熱至80°C，在氮氣保護(hù)、300rpm攪拌條件下加入0. 15g 偶氮二異丁腈脒鹽酸鹽；
[0024] (2)維持80°C，在300rpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)4h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0025] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0026] 實施例2
[0027] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水和5g丙烯酸甲酯，加熱至60°C，在氮 氣保護(hù)、400rpm攪拌條件下加入0. lg K2S208 ;
[0028] (2)維持60°C，在400rpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)4h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0029] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0030] 實施例3
[0031] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水、30g甲基丙烯酸甲酯、20g甲基丙烯 酸乙酯和lg陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉，加熱至40°C，在氮氣保護(hù)、600rpm攪拌條 件下加入〇. 〇8gK2S208和0. lgNaHS03氧化還原引發(fā)體劑系；
[0032] (2)維持40°C，在600rpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)4h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0033] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0034] 實施例4
[0035] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水、20g丙烯酸丙酯、20g丙烯酸異丙酯、 20g甲基丙烯酸丙酯、20g甲基丙烯酸丁酯、0. lgN，N'_亞甲基雙丙烯酰胺和2g非離子表面 活性劑0P-10,加熱至80°C，在氮氣保護(hù)、800rpm攪拌條件下加入0. lg K2S208 ;
[0036] (2)維持80°C，在800rpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)6h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0037] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0038] 實施例5
[0039] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水、10g苯乙烯、20g4-甲基苯乙烯、 20g4-乙基苯乙烯，加熱至90°C，在氮氣保護(hù)、lOOOrpm攪拌條件下加入0. 05g (NH4) 2S208和 0. lg Na2S203 氧化還原引發(fā)體劑系；
[0040] (2)維持90°C，在lOOOrpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)5h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0041] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0042] 實施例6
[0043] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水、40g苯乙烯、10g甲基丙烯酸甲酯、 0. 5g二乙烯基苯、0. 5g非離子表面活性劑0P-10和0. 5g陰離子表面活性劑十二烷基硫酸 鈉，加熱至80°C，在氮氣保護(hù)、1200rpm攪拌條件下加入0. lg偶氮二異丁腈；
[0044] (2)維持80°C，在1200rpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)6h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0045] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0046] 實施例7
[0047] (1)在500mL四口圓底燒瓶中，加入100mL水、20g甲基丙烯酸甲酯、20g苯乙烯和 20g4-甲基苯乙烯，加熱至80°C，在氮氣保護(hù)、700rpm攪拌條件下加入0. 5gK2S208 ;
[0048] (2)維持80°C，在700rpm攪拌下繼續(xù)反應(yīng)12h，即得到所述油基鉆井液降濾失劑產(chǎn) 品；
[0049] (3)用電加熱鼓風(fēng)烘箱將產(chǎn)品烘干，再將固體用粉碎機粉碎，過100目篩，得到油 基鉆井液降濾失劑成品。
[0050] 性能測試：
[0051] (1)掃描電鏡觀察：對由實施例1獲得的油基鉆井液降濾失劑固體粉末成品進(jìn)行 掃描電鏡觀察，如圖1所示，固體粉末在鏡下呈現(xiàn)球形結(jié)構(gòu)，平均粒徑為730nm。
[0052] (2)性能評價：按如下配方配制鉆井液體系：鉆井液配方：360mL5號白油+10g有 機土 +l〇g主乳化劑（聚異丁烯丁二酰亞胺）+5g輔乳化劑（硬脂酸酯）+10g油基鉆井液 降濾失劑+10gCa0+40mLCaCl 2(20%水溶液）+673g加重劑（重晶石粉），鉆井液的密度為 1.90g/cm3。對鉆井液體系的表觀粘度（AV)、塑性粘度（PV)、動切力（YP)、高溫高壓降濾失 量（HTHP FL，于200°C，3. 5MPa下測定）以及破乳電壓（ES)進(jìn)行測定，并與空白體系（不添 加油基鉆井液降濾失劑的上述鉆井液體系）進(jìn)行比較。結(jié)果見表1。
[0053] 表1鉆井液性能測試比較結(jié)果
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制成： 油溶性單體 3%?50% 表面活性劑 〇?5% 交聯(lián)劑 0?5% 自由基引發(fā)劑 0.005%?2% 余重為水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述油溶性單體為丙烯 酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲 基丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、3, 4-二甲氧基苯乙烯、 2-甲基苯乙稀、a -甲基苯乙稀、4-乙基苯乙稀、4-正半基苯乙稀，4-二氣甲基苯乙稀、對 氯苯乙烯、對氟苯乙烯中的任意一種或多種以任意比例組成的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述表面活性劑為陰離 子表面活性劑、陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的任意一種或多種以任意比例組 成的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述陰離子表面活性劑 為具有如下結(jié)構(gòu)通式的化合物：(R-X) Y，式中R為C8?C2tl的飽和或不飽和的直鏈或支鏈烷 基；X為C6H4SO3' -O-SO3' SCV或CCV ;Y為H+或堿金屬陽離子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述陽離子表面活性劑 為C8?C2tl的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基取代季銨鹽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述非離子表面活性劑 為C8?C2tl的飽和或不飽和烷基醇聚氧乙烯醚、C8?C2tl的飽和或不飽和烷基酚聚氧乙烯 醚、Span系列非離子表面活性劑或Tween系列非離子表面活性劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述交聯(lián)劑為N，N' -亞 甲基雙丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酰乙二胺、N，N-二甲 基丙烯酰乙二胺或二乙烯基苯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液降濾失劑，其特征在于：所述自由基引發(fā)劑為偶 氮二異丁腈、偶氮二異丁腈脒鹽酸鹽、過氧化二苯甲酰、Na2S208、K 2S208、（NH4)2S 2O8，或以下氧 化 / 還原引發(fā)體系中的任意一種：Na2S208/NaHS0 3、K2S208/NaHS03、(NH 4)2S208/NaHS03、Na 2S208/ FeSO4, K2S208/FeS04, (NH4) 2S208/FeS04, Na2S208/Na2S20 3, K2S208/Na2S20 3, (NH4) 2S208/Na2S20 3, Na2S208/Na2S03、K 2S208/Na2S03、（NH 4) 2S208/Na2S03,所述氧化/還原引發(fā)體系中，氧化劑與還原 劑的質(zhì)量比為1 :1?1 :2。
9. 一種權(quán)利要求1所述油基鉆井液降濾失劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1)將所述油溶性單體、表面活性劑、交聯(lián)劑和水混合后加熱至30?90°C，之后在氮氣 保護(hù)以及不低于300rpm的攪拌下加入所述自由基引發(fā)劑； (2)維持加熱后的溫度，在不低于300rpm的攪拌下繼續(xù)反應(yīng)1?12h，即得到所述油基 鉆井液降濾失劑產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：還包括如下后續(xù)加工步驟：將所述油基 鉆井液降濾失劑產(chǎn)品烘干、粉碎，過100目篩，得到固體粉末成品。
【文檔編號】C08F212/12GK104327808SQ201410577838
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】解洪祥, 左鳳江, 王緒美, 劉艷, 薛麗, 劉學(xué)玲, 賈東民, 趙福祥, 賈立軍, 劉彥妹 申請人:中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司