專利名稱：一種水基鉆井液用封堵型降濾失劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水基鉆井液體系使用的油田化學(xué)品，特別涉及一種水基鉆井液中使用的封堵型降濾失劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
水基鉆井液的功能主要有以下幾個(gè)方面攜帶巖屑、冷卻鉆具、封堵防塌、降低失水、潤滑鉆頭、傳遞信息、輔助破巖、平衡控制地層壓力等，其中降低鉆井液進(jìn)入地層的濾失量為主要方面之一。降失水劑，又稱降濾失劑和濾失控制劑，可在井壁上形成低滲透率、柔韌、薄而致密的濾餅，是盡可能降低鉆井液濾失量的一類油田化學(xué)品。降濾失劑主要分為以下幾類纖維素類、腐植酸類、丙烯酸類聚合物、樹脂類和淀粉類。其中纖維類產(chǎn)品包括羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素和羧乙基纖維素鈉等，例如美國專利US20100828061此類產(chǎn)品降濾失性能優(yōu)異，適用體系范圍廣，但其明顯提高鉆井液粘度，價(jià)格昂貴，抗溫性能差。腐植酸類產(chǎn)品包括褐煤堿液、硝基腐植酸鈉、鉻腐殖酸、磺甲基褐煤等，例如中國專利CN1807543和CN9411858. 5， 此類產(chǎn)品降濾失的同時(shí)可降粘，具有一定抗溫性，但其濾液污染環(huán)境，破壞油氣儲(chǔ)層，生產(chǎn)工藝條件苛刻，對(duì)操作人員身體損傷大。丙烯酸類聚合物包括水解聚丙烯腈銨鹽、聚丙烯酸鹽聚合物等，丙烯酸鹽多元共聚物等，例如中國專利CN99100025. O、中國專利CN101250397、澳大利亞專利AU2010207511和世界專利W02011158003，此類產(chǎn)品同時(shí)具有抗鹽和增粘提切的功能，從而抑制頁巖膨脹，且工藝簡單，但其抗鈣能力較弱，且抗溫性差，原料及產(chǎn)品具有酸味。樹脂類產(chǎn)品包括磺甲基酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂、磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹脂縮合物等，例如中國專利CN99107926. 4、CN99107925. 6和CN200710114554. 4，此類產(chǎn)品抗高溫性能好，同時(shí)具有潤滑性和防塌性，但其降濾失性能相對(duì)較差，且污染環(huán)境。淀粉類產(chǎn)品包括羧甲基淀粉、羧丙基淀粉、預(yù)膠化淀粉、抗高溫淀粉和改性淀粉等，例如中國專利CN201010125334. 3，此類產(chǎn)品屬于天然高分子及其衍生物，易降解，環(huán)保性好，但其抗高溫性能差，改性工藝復(fù)雜，易發(fā)酵變質(zhì)，無法長期使用與儲(chǔ)存。另外，一些研究者利用纖維狀或塊狀材料的封堵性制備降濾失劑，例如中國專利CN200810236644. 5和CN200710014322，此類產(chǎn)品具有創(chuàng)新性，但其降濾失性能不如高分子類和樹脂類，且抗高溫能力亦有限。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有研究的不足和實(shí)際應(yīng)用的迫切需要，特別是針對(duì)現(xiàn)有水基鉆井液用降濾失劑中存在的增粘、生產(chǎn)工藝繁瑣、污染環(huán)境、成本昂貴等問題，本發(fā)明要解決的問題是提供一種水基鉆井液用封堵型降濾失劑及其制備方法。利用本發(fā)明方法得到的封堵型降濾失劑降低鉆井液濾失性能優(yōu)異，降低率高達(dá)80%,形成致密強(qiáng)韌的泥餅，浙青的高溫軟化變形特點(diǎn)可及時(shí)封堵地層裂縫和裂隙。此外還可以根據(jù)應(yīng)用地層特點(diǎn)及井段溫度選用適宜產(chǎn)品配方，使用靈活，并且生產(chǎn)工藝簡單，條件溫和,生產(chǎn)效率高,成本低廉,無廢氣物及粉塵產(chǎn)生,對(duì)作業(yè)人員身體傷害小。因此，根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種水基鉆井液用封堵型降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟(I)按重量配比，稱取如下組分浙青40 90份，表面改性劑2 10份，隔離劑O 58份；(2)在翻攪過程中，向上述浙青組分上噴灑表面改性劑；(3)將步驟(2)中獲得的物料進(jìn)行粉碎，優(yōu)選在鼓風(fēng)粉碎機(jī)中進(jìn)行，粉碎所得樣品目數(shù)為80-200目；(4)粉碎出料后，使其進(jìn)入干混機(jī)，優(yōu)選通過抽泵進(jìn)入干混機(jī)，并加入上述配比的隔離劑，啟動(dòng)干混機(jī)進(jìn)行干混，優(yōu)選干混20min-2小時(shí)，優(yōu)選30min_l小時(shí)，然后出料，得到封堵型降濾失劑，任選將其裝袋保存。根據(jù)本發(fā)明，所述浙青組分為聚合物改性氧化浙青(PMA)、天然浙青和氧化浙青中的一種或幾種；所述表面改性劑可以是陽離子表面活性劑和水溶性硅油(OSO-W)的混合物。陽離子表面活性劑的作用是使浙青組分成為親水性材料。所述陽離子表面活性劑為季銨鹽類陽離子表面活性劑，優(yōu)選十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB )或其任意比例形成的混合物。水溶性硅油(OSO-W)的作用是穩(wěn)定浙青組分的水分散性，加快其浸水時(shí)間。所述水溶性硅油為北京優(yōu)美特納米材料有限公司生產(chǎn)的水溶性硅油OSO-w。
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根據(jù)本發(fā)明，陽離子表面活性劑與水溶性硅油OSO-w的重量比例為1 5 :1 10，優(yōu)選I 3 :1 7，更優(yōu)選I 2 :1 5。在本文中，所用術(shù)語“隔離劑”也稱為阻隔劑，是指具有輔助降濾失劑的固體粉末成分，包括纖維素接枝淀粉(EPPS)、聚丙烯腈銨鹽(NH4PAN)、聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽(雙聚銨鹽)(HMP-21)、褐煤樹脂(SPNH)、磺化褐煤(SMC)、磺化酚醛樹脂(SMP )或其任意比例形成的混合物。所述褐煤樹脂優(yōu)選為磺化褐煤樹脂?？梢允褂闷渲械娜我环N或兩種以上的任何混合物。隔離劑用量優(yōu)選為2 58份，更優(yōu)選5 50份，還更優(yōu)選10 40份。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，作為隔離劑，使用纖維素改性淀粉、褐煤樹脂、聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，各組分及其重量配比為聚合物改性氧化浙青40 80份，表面改性劑4 10份，纖維素改性淀粉O 40份，雙聚丙烯腈銨鹽O 40份，磺化褐煤樹脂O 40份，并且纖維素改性淀粉、雙聚丙烯腈銨鹽和磺化褐煤樹脂總量為2 58份。根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種根據(jù)上述方法制得的水基鉆井液用封堵型降濾失齊U，其特征在于，按重量配比，稱取如下組分浙青40 90份，表面改性劑2 10份，隔離劑O 58份。所述浙青組分為聚合物改性氧化浙青(PMA)、天然浙青、氧化浙青中的一種或幾種。所述表面改性劑是陽離子表面活性劑和水溶性硅油(OSO-W)的混合物。所述陽離子表面活性劑為季銨鹽類陽離子表面活性劑，優(yōu)選十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或其任意比例形成的混合物。所述水溶性硅油可以是北京優(yōu)美特納米材料有限公司生產(chǎn)的水溶性硅油OSO-w。陽離子表面活性劑與水溶性硅油OSO-w的重量比例為1 5 :1 10，優(yōu)選I 3 :1 7，更優(yōu)選I 2 :1 5。所述隔離劑或阻隔劑包括纖維素接枝淀粉(EPPS)、聚丙烯腈銨鹽(NH4PAN)、聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽(雙聚銨鹽)(HMP-21)、褐煤樹脂(SPNH)、磺化褐煤(SMC)、磺化酚醛樹脂(SMP)或其任意比例形成的混合物。所述褐煤樹脂優(yōu)選為磺化褐煤樹脂。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用纖維素改性淀粉、褐煤樹脂或聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽作為隔離劑。進(jìn)一步優(yōu)選地，各組分及其重量配比為聚合物改性氧化浙青40 80份，表面改性劑4 10份，纖維素改性淀粉O 40份，雙聚丙烯腈銨鹽O 40份，磺化褐煤樹脂O 40份，并且纖維素改性淀粉、雙聚丙烯腈銨鹽和磺化褐煤樹脂總量為2 58份。根據(jù)本發(fā)明，通過表面改性及添加固體粉末狀隔離劑，可以提高浙青材料在水基鉆井液中的水分散穩(wěn)定性及抗粘接性。另外，通過選擇不同的隔離劑組分及其組合，可以制備具有不同的抗高溫性能及適用地層的封堵性降濾失劑。根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，優(yōu)選采用纖維素接枝淀粉(EPPS)和/或聚丙烯腈銨鹽(NH4PAN)作為隔離劑，最終制得的封堵性降濾失劑可以抗120°C的高溫，并適用淺部地層；根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方式，優(yōu)選 采用聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽(雙聚銨鹽)(HMP-21)和/或羧甲基纖維素鈉(CMC)作為隔離劑，最終制得的封堵性降濾失劑可以抗150°C的高溫，并適用中深部地層；根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方式，優(yōu)選采用褐煤樹脂(SPNH)、磺化褐煤(SMC)和/或磺化酚醛樹脂(SMP)作為隔離劑，最終制得的封堵性降濾失劑可以抗170°C的高溫，并適用深部地層。可以根據(jù)實(shí)際需要，從上述示例性產(chǎn)品中選用最適宜的封堵性降濾失劑。本發(fā)明的水基鉆井液用封堵性降濾失劑充分利用浙青材料高溫軟化變形的特征，可形成一層致密強(qiáng)韌的泥餅，降低鉆井液流體進(jìn)入地層的滲透量，如遇地層裂縫及裂隙，可及時(shí)填充固化，從而穩(wěn)定井壁，起到封堵防塌的效果，而且不會(huì)縮小井口導(dǎo)致卡鉆等問題。此外，本發(fā)明的水基鉆井液用封堵性降濾失劑的濾失降低率高達(dá)80%以上，抗高溫性能可達(dá)120 170°C，適用范圍廣，水分散穩(wěn)定性好，而且通過表面改性及添加固體粉末狀隔離劑，可以獲得具有不同的抗高溫性能及適用地層并可根據(jù)實(shí)際需要選用的最適宜
女口
廣叩ο
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例來進(jìn)一步解釋或說明本發(fā)明內(nèi)容。但所提供的實(shí)施例不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍構(gòu)成限制。件能評(píng)價(jià)1、樣品外觀評(píng)價(jià):在常溫下目測樣品。2、細(xì)度評(píng)價(jià):稱取試樣50. OOg (稱準(zhǔn)至O. Olg)，放入30目標(biāo)準(zhǔn)篩中，迅速震動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)篩直至試樣不再漏下為止。稱量篩余物質(zhì)量，按公式(I)計(jì)算細(xì)度。
權(quán)利要求
1.一種水基鉆井液用封堵型降濾失劑的制備方法，包括以下步驟 (1)按重量配比，稱取如下組分浙青40 90份，表面改性劑2 10份，隔離劑O 58份，優(yōu)選隔離劑2 58份，更優(yōu)選6 50份，還更優(yōu)選10 40份； (2)在翻攪過程中，向上述浙青組分上噴灑表面改性劑； (3)將步驟(2)獲得的物料進(jìn)行粉碎，優(yōu)選在鼓風(fēng)粉碎機(jī)中進(jìn)行，粉碎所得樣品目數(shù)為80-200 目； (4)粉碎出料后，使其進(jìn)入干混機(jī)，優(yōu)選通過抽泵進(jìn)入干混機(jī)，并加入上述配比的隔離齊U，啟動(dòng)干混機(jī)進(jìn)行干混，優(yōu)選干混20min-2小時(shí)，優(yōu)選30min_l小時(shí)，然后出料，得到封堵型降濾失劑，任選將其裝袋保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于， 所述浙青組分為聚合物改性氧化浙青(PMA)、天然浙青、氧化浙青中的一種或幾種； 所述表面改性劑是陽離子表面活性劑和水溶性硅油(OSOi)的混合物，所述陽離子表面活性劑為季銨鹽類陽離子表面活性劑，優(yōu)選十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或其任意比例形成的混合物，所述水溶性硅油為北京優(yōu)美特納米材料有限公司生產(chǎn)的水溶性硅油(OSO-w)。
所述陽離子表面活性劑與水溶性硅油OSO-w的重量比例為1 5 :1 10，優(yōu)選I 3 :1 7，更優(yōu)選I 2 :1 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的的制備方法，其特征在于， 所述隔離劑為纖維素接枝淀粉(EPPS)、聚丙烯腈銨鹽(NH4PAN)、聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽(雙聚銨鹽)(HMP-21)、褐煤樹脂(SPNH)、磺化褐煤(SMC)、磺化酚醛樹脂(SMP)或其任意比例形成的混合物，所述褐煤樹脂優(yōu)選為磺化褐煤樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的的制備方法，其特征在于， 隔離劑為纖維素改性淀粉、褐煤樹脂、或聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的的制備方法,其特征在于， 各組分及其重量配比為聚合物改性氧化浙青40 80份，表面改性劑4 10份，纖維素改性淀粉O 40份，雙聚丙烯腈銨鹽O 40份，磺化褐煤樹脂O 40份，并且纖維素改性淀粉、雙聚丙烯腈銨鹽和磺化褐煤樹脂總量為2 58份。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法制得的封堵型降濾失劑，其特征在于，所述降濾失劑包含以下重量配比的組分浙青40 90份，表面改性劑2 10份，隔離劑O 58份，優(yōu)選隔離劑2 58份，更優(yōu)選6 50份，還更優(yōu)選10 40份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的封堵型降濾失劑，其特征在于， 隔離劑包含纖維素接枝淀粉(EPPS)和/或聚丙烯腈銨鹽(NH4PAN)15
8.根據(jù)權(quán)利要求6的封堵型降濾失劑，其特征在于， 隔離劑包含聚(丙烯腈-丙烯酰胺)銨鹽(雙聚銨鹽)(HMP-21)和/或羧甲基纖維素鈉(CMC)0
9.根據(jù)權(quán)利要求6的封堵型降濾失劑，其特征在于， 隔離劑包含褐煤樹脂(SPNH)、磺化褐煤(SMC)和/或磺化酚醛樹脂(SMP)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法制得的封堵型降濾失劑或根據(jù)權(quán)利要求6至9之一的封堵型降濾失劑用于水基鉆井液的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井液用封堵型降濾失劑及其制備方法。該降濾失劑根據(jù)適用井段溫度與地層特點(diǎn)的不同可進(jìn)行選擇，其組成包括聚合物改性氧化瀝青(PMA)，改性劑及輔助降濾失劑，通過簡單的表面改性及干混工藝即可制得該降濾失劑系列樣品。本發(fā)明樣品降低鉆井液濾失性能優(yōu)異，降低率高達(dá)80％，形成致密強(qiáng)韌的泥餅，瀝青的高溫軟化變形特點(diǎn)可及時(shí)封堵地層裂縫和裂隙，可根據(jù)應(yīng)用地層特點(diǎn)及井段溫度選用適宜產(chǎn)品配方，使用靈活，且生產(chǎn)工藝簡單，條件溫和，生產(chǎn)效率高，成本低廉，無廢氣物及粉塵產(chǎn)生，對(duì)作業(yè)人員身體傷害小。
文檔編號(hào)C09K8/44GK103045188SQ20131001319
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者周風(fēng)山, 王煥娜, 劉鋒報(bào), 張志磊, 向璽, 國文月 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)