專利名稱：鉆井液用抗溫降粘劑的制作方法
背景技術(shù)：
在鉆井過程中，由于大量的土質(zhì)不斷地被鉆頭切屑下來，溶解在鉆井液中，粘土顆粒之間形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，造成固相含量增高，導(dǎo)致鉆井液粘度增大，流動(dòng)性和泥漿性能變差，鉆頭受到的阻力增大，引起卡鉆等事故的發(fā)生。由于鉆井液用降粘劑的吸附基團(tuán)優(yōu)先吸附在粘土顆粒邊緣水化較弱的地方，親水基的水化層削弱或拆散粘土顆粒之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，放出自由水。降粘劑吸附于鉆屑表面，抑制鉆屑水化膨脹和分散，降低鉆井液的切力和粘度，增加流動(dòng)性，所以降粘劑對(duì)調(diào)節(jié)鉆井液流變性起著非常重要的作用。
目前，常用的降粘劑有天然原料為基礎(chǔ)的降粘劑改性木質(zhì)素磺酸鹽、改性栲膠類和改性單寧、以木質(zhì)素、栲膠共改性類，其通用性、降粘效果良好，但耐溫低，抗鹽性差，用量較大，使用量為1％-5％。
無機(jī)降粘劑無機(jī)磷酸鹽類、有機(jī)磷酸鹽類，其通用性、配伍性降粘效果良好，但耐溫低，維護(hù)時(shí)間短，用量較大，使用量為0.5％-1.5％。
聚合物降粘劑丙烯酸共聚物類、水解丙烯腈共聚物類、含磺酸基團(tuán)的聚合物降粘劑、含陽離子基團(tuán)的聚合物降粘劑等，其抗溫性、抗鹽性好，用量少，降粘效果較好，但需要嚴(yán)格控制pH值，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，使用量為0.3％-1％。
正電膠鉆井液降粘劑由Na-HPAN和NH3-HPAN以及分子結(jié)構(gòu)中含有大量荷負(fù)電的吸附基團(tuán)的其它低分子量聚合物，其既降粘又具有抑制性，但配合正電膠泥漿使用，有選擇性，使用量為0.5％-1.5％。
由有機(jī)硅單體、聚丙烯腈、有機(jī)錫和氟代烴共聚類；抗溫性、抗鹽性、抗鈣性好，降粘效果好。但生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)工藝較雜，用量高，使用量為1％-3％。
針對(duì)目前鉆井用抗溫降粘劑存在的問題本發(fā)明在經(jīng)過多年的試驗(yàn)和研究中，研制了一種在高固相、高密度鉆井過程中，性能穩(wěn)定，靜止時(shí)鉆井液凝膠強(qiáng)度低，不影響恢復(fù)鉆井，使用量少，成本低，對(duì)泥漿維持作用長，維護(hù)工作量小，且無毒、無污染，在自然環(huán)境中可無毒分解的鉆井用抗溫降粘劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，研制的鉆井用抗溫降粘劑由天然腐植酸與有機(jī)硅化合物經(jīng)過共聚、磺化等反應(yīng)制成。腐植酸類降粘劑在粘土顆粒邊緣上吸附，增加粘土顆粒水化性能，拆散粘土顆粒邊-邊、邊-面結(jié)合，結(jié)合有機(jī)硅化合物(化學(xué)結(jié)構(gòu)為聚合物高分子直鏈型，空間結(jié)構(gòu)整齊向外排列甲基基團(tuán)，具有耐溫穩(wěn)定性和疏水特性)拆散聚合物高分子與粘土顆粒之間的結(jié)構(gòu)，完全消除高分子聚合物的提粘特性。本發(fā)明抗溫降粘劑適用于各種水基鉆井泥漿體系，降粘效果好，改善鉆井液流動(dòng)性效果顯著，具有優(yōu)異的抗高溫(使用溫度在180℃以上)、抗鹽性能，抑制水敏性地層膨脹、垮塌等作用。在高固相、高密度鉆井過程中，性能穩(wěn)定，靜止時(shí)鉆井液凝膠強(qiáng)度低，不影響恢復(fù)鉆井，使用量少，成本低，對(duì)泥漿維持作用長，維護(hù)工作量小，且無毒、無污染，在自然環(huán)境中可無毒分解。
本發(fā)明所述的鉆井液用抗溫降粘劑，是由甲基硅酸、甲基高沸硅酸、氫氧化鈉、腐植酸、丙烯磺酸鈉、無水亞硫酸納、甲醛、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷組成，以弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行、共聚反應(yīng)、磺化反應(yīng)、乳化分散及干燥步驟制成，其中各組份的比例為以5噸反應(yīng)釜為基數(shù)，在弱酸、堿反應(yīng)中分兩步進(jìn)行第一步水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12；第二步水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2；共聚反應(yīng)中甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉∶無水亞硫酸鈉∶甲醛∶聚二甲基硅氧烷∶聚醚改性二甲基硅氧烷＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6∶14-15∶14-15∶3-4。
鉆井液用抗溫降粘劑的制備方法，按下列步驟進(jìn)行a、弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行；；按水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12的比例，將水加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉攪拌至溶解，再加入甲基硅酸，升溫至80℃，控制溫度80℃-90℃，反應(yīng)1h，生成無色或微黃色透明甲基硅醇鈉液體；按水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，將水加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉攪拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸，升溫至115℃，控制溫度115℃-125℃，反應(yīng)1-2h，生成微黃色甲基高沸硅醇鈉液體；b、共聚反應(yīng)按甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，將甲基高沸硅醇鈉加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，分別加入甲基硅醇鈉、腐植酸，升溫至85℃，控制溫度85℃-95℃，反應(yīng)1-2h，再加入丙烯磺酸鈉，于溫度85℃-95℃，反應(yīng)2-3h；c、磺化反應(yīng)按14-15∶14-15的比例加入無水亞硫酸鈉、甲醛，維持控制溫度85℃-95℃，反應(yīng)3-4h；d、乳化分散按3-4∶3-4比例加入聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷混合乳化液體，控制溫度95℃-105℃，進(jìn)行乳化分散反應(yīng)1-2h；e、干燥、粉碎、包裝即可。


參見附1為本發(fā)明成品工藝流程2為本發(fā)明甲基硅醇鈉工藝流程3為本發(fā)明甲基高沸硅醇鈉工藝流程圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1a、弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行；按水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸的比例，將水18加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉11攪拌至溶解，再加入甲基硅酸10，升溫至80℃，控制溫度80℃，反應(yīng)1h，生成無色或微黃色透明甲基硅醇鈉液體；；按水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸的比例，將水5加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉5.0攪拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸2.8，升溫至115℃，控制溫度115℃，反應(yīng)1h，生成微黃色甲基高沸硅醇鈉液體；b、共聚反應(yīng)按甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉的比例，將甲基高沸硅醇鈉100加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，分別加入甲基硅醇鈉60、腐植酸78，升溫至85℃，控制溫度85℃，反應(yīng)1h，再加入丙烯磺酸鈉5，于溫度85℃，反應(yīng)2h；c、磺化反應(yīng)分別加入無水亞硫酸鈉14、甲醛14，維持控制溫度85℃，反應(yīng)3h；d、乳化分散再分別加入高分子鏈聚二甲基硅氧烷3、聚醚改性二甲基硅氧烷3混合乳化液體，控制溫度95℃，進(jìn)行乳化分散反應(yīng)1h；e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通過直徑2.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩余量小于5％)、包裝即可，使用量為0.3％-1％。
實(shí)施例2a、弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行；按水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12的比例，將水20加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉12攪拌至溶解，再加入甲基硅酸11，升溫至80℃，控制溫度85℃，反應(yīng)1.5h，生成無色或微黃色透明甲基硅醇鈉液體；；按水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，將水6加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉5.3攪拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸3.0，升溫至115℃，控制溫度120℃，反應(yīng)1.5h，生成微黃色甲基高沸硅醇鈉液體；b、共聚反應(yīng)按甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，將甲基高沸硅醇鈉110加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，分別加入甲基硅醇鈉63、腐植酸80，升溫至85℃，控制溫度90℃，反應(yīng)1.5h，再加入丙烯磺酸鈉5.5，于溫度90℃，反應(yīng)2.5h；c、磺化反應(yīng)分別加入無水亞硫酸鈉14.5、甲醛14.5，維持控制溫度90℃，反應(yīng)3.5h；d、乳化分散再分別加入高分子鏈聚二甲基硅氧烷3.5、聚醚改性二甲基硅氧烷3.5混合乳化液體，控制溫度100℃，進(jìn)行乳化分散反應(yīng)1.5h；
e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通過直徑2.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩余量小于5％)、包裝即可，使用量為0.3％-1％。
實(shí)施例3a、弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行；按水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸的比例，將水22加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉13攪拌至溶解，再加入甲基硅酸12，升溫至80℃，控制溫度90℃，反應(yīng)2h，生成無色或微黃色透明甲基硅醇鈉液體；；按水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸的比例，將水7加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉5.5攪拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸3.2，升溫至115℃，控制溫度125℃，反應(yīng)2h，生成微黃色甲基高沸硅醇鈉液體；b、共聚反應(yīng)按甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉的比例，將甲基高沸硅醇鈉120加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，分別加入甲基硅醇鈉65、腐植酸83，升溫至85℃，控制溫度95℃，反應(yīng)1h，再加入丙烯磺酸鈉6，于溫度95℃，反應(yīng)3h；c、磺化反應(yīng)分別加入無水亞硫酸鈉15、甲醛15，維持控制溫度95℃，反應(yīng)4h；d、乳化分散再分別加入高分子鏈聚二甲基硅氧烷4、聚醚改性二甲基硅氧烷4混合乳化液體，控制溫度105℃，進(jìn)行乳化分散反應(yīng)2h；e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通過直徑2.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩余量小于5％)、包裝即可，使用量為0.3％-1％。
實(shí)施例4
a、弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行；按水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸的比例，將水21加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉11攪拌至溶解，再加入甲基硅酸12，升溫至80℃，控制溫度87℃，反應(yīng)1h，生成無色或微黃色透明甲基硅醇鈉液體；；按水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，將水6.5加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉5.3攪拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸3.1，升溫至115℃，控制溫度115℃，反應(yīng)1.5h，生成微黃色甲基高沸硅醇鈉液體；b、共聚反應(yīng)按甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，將甲基高沸硅醇鈉115加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，分別加入甲基硅醇鈉63、腐植酸81，升溫至85℃，控制溫度88℃，反應(yīng)1h，再加入丙烯磺酸鈉6，于溫度88℃，反應(yīng)2.5h；c、磺化反應(yīng)分別加入無水亞硫酸鈉14、甲醛15，維持控制溫度88℃，反應(yīng)3h；d、乳化分散再分別加入高分子鏈聚二甲基硅氧烷4、聚醚改性二甲基硅氧烷4混合乳化液體，控制溫度98℃，進(jìn)行乳化分散反應(yīng)2h；e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通過直徑2.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩余量小于5％)、包裝即可，使用量為0.3％-1％。
權(quán)利要求
1.一種鉆井液用抗溫降粘劑，其特征在于是由甲基硅酸、甲基高沸硅酸、氫氧化鈉、腐植酸、丙烯磺酸鈉、無水亞硫酸納、甲醛、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷組成，以弱酸、堿反應(yīng)、共聚反應(yīng)、磺化反應(yīng)、乳化分散及干燥步驟制成，其中各組份的比例為以5噸反應(yīng)釜為基數(shù)重量比，在弱酸、堿反應(yīng)中分兩步進(jìn)行第一步水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12；第二步水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2；共聚反應(yīng)中甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉∶無水亞硫酸鈉∶甲醛∶聚二甲基硅氧烷∶聚醚改性二甲基硅氧烷＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6∶14-15∶14-15∶3-4∶3-4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗溫降粘劑的制備方法，其特征在于按下列步驟進(jìn)行a、弱酸、堿反應(yīng)分兩步進(jìn)行；；按水∶氫氧化鈉∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12的比例，將水加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉攪拌至溶解，再加入甲基硅酸，升溫至80℃，控制溫度80℃-90℃，反應(yīng)1-2h，生成無色或微黃色透明甲基硅醇鈉液體；按水∶氫氧化鈉∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，將水加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，緩慢加入氫氧化鈉攪拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸，升溫至115℃，控制溫度115℃-125℃，反應(yīng)1-2h，生成微黃色甲基高沸硅醇鈉液體；b、共聚反應(yīng)按甲基高沸硅醇鈉∶甲基硅醇鈉∶腐植酸∶丙烯磺酸鈉＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，將甲基高沸硅醇鈉加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，分別加入甲基硅醇鈉、腐植酸，升溫至85℃，控制溫度85℃-95℃，反應(yīng)1-2h，再加入丙烯磺酸鈉，于溫度85℃-95℃，反應(yīng)2-3h；c、磺化反應(yīng)按14-15∶14-15的比例加入無水亞硫酸鈉、甲醛，維持控制溫度85℃-95℃，反應(yīng)3-4h；d、乳化分散按3-4∶3-4比例加入聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷混合乳化液體，控制溫度95℃-105℃，進(jìn)行乳化分散反應(yīng)1-2h；e、干燥、粉碎、包裝即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井液用抗溫降粘劑，是由天然腐植酸與有機(jī)硅化合物經(jīng)過共聚、磺化等反應(yīng)制成，腐植酸類降粘劑在粘土顆粒邊緣上吸附，增加粘土顆粒水化性能，拆散粘土顆粒邊－邊、邊－面結(jié)合，結(jié)合有機(jī)硅化合物，拆散聚合物高分子與粘土顆粒之間的結(jié)構(gòu)，完全消除高分子聚合物的提粘特性。該抗溫降粘劑適用于各種水基鉆井泥漿體系，降粘效果好，改善鉆井液流動(dòng)性效果顯著，具有優(yōu)異的抗高溫，抗鹽性能，抑制水敏性地層膨脹、垮塌等作用。在高固相、高密度鉆井過程中，性能穩(wěn)定，靜止時(shí)鉆井液凝膠強(qiáng)度低，不影響恢復(fù)鉆井，使用量少，成本低，對(duì)泥漿維持作用長，維護(hù)工作量小，且無毒、無污染，在自然環(huán)境中可無毒分解。
文檔編號(hào)C09K8/035GK1807542SQ20051013379
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者譚光偉 申請(qǐng)人:新疆三精德潤科技有限公司