專利名稱：一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
鉆井液在高溫深井、超深井鉆井條件下，必須具有良好的高溫膠體穩(wěn)定性，才能保證鉆井液在井底高溫條件下具有良好的流變性和濾失造壁性。濾失造壁性是指鉆井液在井眼向近井壁帶濾失自由水的同時(shí)，在井壁上形成致密性好、厚度薄、強(qiáng)度高和潤(rùn)滑性好的濾餅，從而阻止鉆井液向地層的進(jìn)一步濾失或漏失，避免縮徑、卡鉆、井塌等井下復(fù)雜事故的發(fā)生。而高質(zhì)量濾餅的形成與鉆井液膠體顆粒的表面水化膜厚度、Zeta電位、粒徑分布和聚結(jié)穩(wěn)定性直接相關(guān)，而向鉆井液中加入抗高溫的膠體穩(wěn)定劑是保持鉆井液膠體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。目前，國(guó)外高溫膠體穩(wěn)定劑還不能滿足高溫護(hù)膠的要求，國(guó)內(nèi)高溫膠體穩(wěn)定劑還未見報(bào)道，因此，研制新型的、適合于深井高溫條件下使用的水基鉆井液護(hù)膠劑具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是解決上述問題，提供一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑及其制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，其制備方法為1)向反應(yīng)釜中加入250-350重量份的水，將5_10重量份丙烯酰胺、40_60重量份 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中攪拌溶解為10% -25%的水溶液，再加入3-5重量份丙烯酸充分?jǐn)嚢枞芙猓?)加入濃度為20%的氫氧化鉀水溶液，調(diào)節(jié)pH值為7-8之間；3)通氮?dú)獗Ｗo(hù) 20_30min ；4)將以上溶液加熱到50-60°C，加入4-7重量份二甲基二烯丙基氯化銨、1_2份濃度為10% -15%的引發(fā)劑過硫酸銨和2-3份相對(duì)分子質(zhì)量控制劑硫醇，恒溫2- ，得到膠狀產(chǎn)物；5)將得到的產(chǎn)物用丙酮沉淀、洗滌，除去未反應(yīng)的物質(zhì)，所得沉淀物恒溫105°C左右干燥2-4h;粉碎、過60目篩，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，即為鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。本發(fā)明鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑的工作原理及有益效果該處理劑是由丙烯酸(AA，工業(yè)聚合級(jí))、丙烯酰胺(AM，工業(yè)聚合級(jí))、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS， 工業(yè)聚合級(jí))和二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC，工業(yè)聚合級(jí))，在水溶液中共聚而成一種多元共聚物，分子鏈上含有-CONH2 (在高溫下水解為-COO-)、-S03-、陽(yáng)離子銨基團(tuán)等官能團(tuán)，這些基團(tuán)均具有較強(qiáng)的親水性，具有高的抗鹽能力，陽(yáng)離子銨基團(tuán)在帶負(fù)電的粘土表面
3具有良好的吸附性；-SO3-屬于抗高溫水化基團(tuán)，能提高共聚物的熱穩(wěn)定性；-CO與鉆井液處理劑分子鏈上的羥基、羧基等形成氫鍵，提高了脫附物理吸附水的難度，從而提高水基鉆井液處理劑抗溫能力，達(dá)到提高水基鉆井液體系的高溫膠體穩(wěn)定性，進(jìn)而穩(wěn)定鉆井液的高溫高壓濾失造壁性和高溫高壓流變性能，提高鉆井液的整體抗溫性，拓寬使用范圍的目的。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1 一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，其制備方法為1)向反應(yīng)釜中加入250重量份的水，將5重量份丙烯酰胺、40重量份2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中攪拌溶解為質(zhì)量百分比濃度為15% (兩種溶質(zhì)濃度之和，下同)的水溶液，再加入3重量份丙烯酸充分?jǐn)嚢枞芙猓?)加入質(zhì)量百分比濃度為20%的氫氧化鉀水溶液，調(diào)節(jié)pH值為7 ；3)通氮?dú)獗Ｗo(hù)20min ；4)將以上溶液加熱到50°C，加入4重量份二甲基二烯丙基氯化銨、1重量份質(zhì)量百分比濃度為10%的引發(fā)劑一過硫酸銨水溶液和2重量份相對(duì)分子質(zhì)量控制劑——硫醇， 恒溫池，得到膠狀產(chǎn)物；5)將得到的產(chǎn)物用100重量份丙酮沉淀、洗滌，除去未反應(yīng)的物質(zhì)，所得沉淀物恒溫105°C左右干燥池；粉碎、過60目篩，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，即為鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。性能實(shí)驗(yàn)鉆井液配方基漿配方IOOOmL水+40g鈉膨潤(rùn)土 +40g評(píng)價(jià)土 +4g純堿；1#體系配方500mL水+1%鈉膨潤(rùn)土+2%海泡石土+15%氯化鈉+5%磺化褐煤 SMC+6%磺化酚醛樹脂1型SMP-1+1 %磺化酚醛樹脂2型SMP-2+2%有機(jī)硅防塌劑+0. 7%亞硫酸鈉；2#體系配方500mL水+1 %鈉膨潤(rùn)土 +2%海泡石土 +15%氯化鈉+1 %高溫護(hù)膠防塌降濾失劑GHJ-1+6%磺化酚醛樹脂1型SMP-1+1 %磺化酚醛樹脂2型SMP-2+5%磺化褐煤 SMC+2%有機(jī)硅防塌劑+0. 7%亞硫酸鈉。將本實(shí)施例制得的高溫護(hù)膠防塌降濾失劑(代號(hào)GHJ-1)加入鉆井液基漿和磺化體系中，在220°C溫度下動(dòng)態(tài)老化1 后，采用測(cè)定鉆井液濾失量的方法來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的抗溫性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1和表2。表1GHJ-1與常用抗高溫鉆井液降濾失劑的效果對(duì)比體系配方
動(dòng)態(tài)老化條件
FL\f\ FLvmp raL mL
基漿+1. 5% GHJ-I 基漿+5%SMP-1+5%SMC
基漿+3%SJ-1 (抗高溫抗鹽降濾失劑)
220°CX16h 220°CX16h
2200C X 16h
8
>60
24 >100
>60 >100
注高溫高壓濾失量測(cè)定條件220°C，3. 5MPa。 表2GHJ-1對(duì)磺化體系抗溫性的影響
AVPVYPFUnFLmw體系動(dòng)態(tài)老化條件PHmPa · smPa · sPamLmL220°C X 16h老化前2412125. 2965.4220°CX16h老化后57. 53819.5688220°CX16h老化前262333. 08.52#17. 6220°CX16h老化后281995.88注高溫高壓濾失量測(cè)定條件為220°C，3. 5MPa。由表1和表2可看出，合成的聚合物高溫護(hù)膠防塌降濾失劑GHJ-I能夠顯著提高水基鉆井液的高溫膠體穩(wěn)定性，不僅能降低鉆井液的API常溫中壓濾失量和高溫高壓濾失量，而且能穩(wěn)定鉆井液的高溫高壓流變性?？箿剡_(dá)到220°C，與目前國(guó)內(nèi)常用的抗高溫降濾失劑相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。實(shí)施例2 一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，其制備方法為1)向反應(yīng)釜中加入300重量份的水，將10重量份丙烯酰胺、60重量份2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中攪拌溶解為19%的水溶液，再加入5重量份丙烯酸充分?jǐn)嚢枞芙猓?)加入濃度為20%的氫氧化鉀水溶液，調(diào)節(jié)pH值為8 ；3)通氮?dú)獗Ｗo(hù)30min ；4)將以上溶液加熱到60°C，加入7重量份二甲基二烯丙基氯化銨、2重量份濃度為15%的引發(fā)劑——過硫酸銨水溶液和3重量份相對(duì)分子質(zhì)量控制劑——硫醇，恒溫證， 得到膠狀產(chǎn)物；5)將得到的產(chǎn)物用100重量份丙酮沉淀、洗滌，除去未反應(yīng)的物質(zhì)，所得沉淀物恒溫105°C左右干燥4h ；粉碎、過60目篩，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，即為鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。
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重復(fù)實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在原磺化鉆井液體系的基礎(chǔ)上加入適量的鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，可以有效地提高水基鉆井液及磺化鉆井液體系的高溫膠體穩(wěn)定性，從而穩(wěn)定鉆井液的高溫高壓濾失造壁性和高溫高壓流變性能，提高鉆井液的整體抗溫性。實(shí)施例3 一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，其制備方法為1)向反應(yīng)釜中加入350重量份的水，將8重量份丙烯酰胺、50重量份2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入釜中攪拌溶解為14%的水溶液，再加入4重量份丙烯酸充分?jǐn)嚢枞芙猓?)加入濃度為20%的氫氧化鉀水溶液，調(diào)節(jié)pH值為7. 5 ；3)通氮?dú)獗Ｗo(hù)30min ；4)將以上溶液加熱到55°C，加入6重量份二甲基二烯丙基氯化銨、2重量份濃度為13%的引發(fā)劑——過硫酸銨和2重量份相對(duì)分子質(zhì)量控制劑——硫醇，恒溫池，得到膠狀產(chǎn)物；5)將得到的產(chǎn)物用100重量份丙酮沉淀、洗滌，除去未反應(yīng)的物質(zhì)，所得沉淀物恒溫105°C左右干燥池；粉碎、過60目篩，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，即為鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。重復(fù)實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在原磺化鉆井液體系的基礎(chǔ)上加入適量的鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，可以有效地提高水基鉆井液及磺化鉆井液體系的整體抗溫性能，達(dá)到降低成本和拓寬應(yīng)用范圍的目的。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)向反應(yīng)釜中加入250-350重量份的水，將5-10重量份丙烯酰胺、40-60重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入反應(yīng)釜中攪拌溶解為總質(zhì)量百分比濃度為10% -25%的混合水溶液，再加入3-5重量份丙烯酸充分?jǐn)嚢杌旌先芙猓?)加入質(zhì)量百分比濃度為20%的氫氧化鉀水溶液，調(diào)節(jié)pH值為7-8之間；3)通氮?dú)獗Ｗo(hù)20-30min；4)將以上溶液加熱到50-60°C，加入4-7重量份二甲基二烯丙基氯化銨、1-2重量份質(zhì)量百分比濃度為10 % -15 %的引發(fā)劑——過硫酸銨水溶液和2-3重量份相對(duì)分子質(zhì)量控制劑——硫醇，恒溫2- ，得到膠狀產(chǎn)物；5)將得到的產(chǎn)物用丙酮沉淀、洗滌，除去未反應(yīng)的物質(zhì)，所得沉淀物恒溫105°C左右干燥2-4h ；粉碎、過60目篩，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，即為鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制得的鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑，其制備方法為先將丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解為總質(zhì)量百分比濃度為10％-25％的混合水溶液，再加入丙烯酸充分?jǐn)嚢枞芙夂?，加入氫氧化鉀水溶液，調(diào)節(jié)pH值為7-8之間，通氮?dú)獗Ｗo(hù)20-30min，加熱到50-60℃，再加入二甲基二烯丙基氯化銨、過硫酸銨和硫醇，恒溫2-5h，得到膠狀產(chǎn)物，將膠狀產(chǎn)物用丙酮洗滌，除去未反應(yīng)的物質(zhì)后，恒溫105℃左右干燥2-4h；粉碎、過60目篩，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，即為鉆井液高溫護(hù)膠防塌降濾失劑。該高溫護(hù)膠防塌降濾失劑可以有效地提高水基鉆井液體系的高溫膠體穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C09K8/035GK102432751SQ20111026003
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者王力, 王富華, 王成文, 王瑞和 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)