抗高溫封堵防塌劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鉆井液用封堵防塌劑【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種抗高溫封堵防塌劑及其制備方法；原料按重量份數(shù)包括抗高溫樹脂、磺化聚合物、苯酚、腐殖酸、片堿、甲醛、焦亞硫酸鈉和水。本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑在各種鉆井液中能與水和粘土發(fā)生乳化，防止地層坍塌，且價(jià)格是同類產(chǎn)品價(jià)格的40％，在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)三廢排放；通過(guò)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑配置的鉆井液較用現(xiàn)有封堵劑配置的鉆井液和用現(xiàn)有護(hù)壁劑配置的鉆井液的濾失性強(qiáng)，同時(shí)通過(guò)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑配置的鉆井液可在220℃至260℃之間使用，抗高溫能力強(qiáng)、可抗電解質(zhì)污染、不提粘切、不起泡，流變性能表現(xiàn)良好，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間鉆井液循環(huán)的要求，能有效提高鉆井時(shí)效，降低鉆井成本。
【專利說(shuō)明】?/ι局溫封堵防塌劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井液用封堵防塌劑【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種抗高溫封堵防塌劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著西部石油工業(yè)的不斷發(fā)展，鉆井嘗試也由以前的淺井、中深井向深井、超深井發(fā)展?！澳領(lǐng)井”就是新疆油田分公司為了適應(yīng)西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加快油氣資源勘探開發(fā)步伐，決定在準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)部署的一口超深井。該井設(shè)計(jì)井深7380米，預(yù)測(cè)最高底層壓力系數(shù)2.12，預(yù)測(cè)井底溫度204°C?！澳領(lǐng)井”位于準(zhǔn)噶爾盆地中部馬橋凸起莫索灣背斜，是一口超深預(yù)探井。石油地質(zhì)綜合分析認(rèn)為，馬橋凸起莫索灣背斜地層有良好的油氣聚集條件，是今后油氣勘探的重要領(lǐng)域。
[0003]但隨著鉆井深度增加，高溫、高壓、漏失、垮塌等現(xiàn)象也給鉆井工程帶來(lái)很大難度，為了“莫深I(lǐng)井”能夠成功鉆探，新疆石油管理局鉆井公司泥漿技術(shù)服務(wù)公司與西南石油學(xué)院及國(guó)內(nèi)相關(guān)院校和研究機(jī)構(gòu)合作，開展了抗高溫水基鉆井液的系列研究試驗(yàn)，鉆井液是鉆井工程的“血液”，各種處理劑的優(yōu)劣直接影響著鉆井工程的質(zhì)量。
[0004]目前，國(guó)家對(duì)石油投資的力度不斷加大，特別是加大了深部地層石油天然氣資源的勘探力度，深部地層井底溫度高，如大慶油田松遼盆地北部深層徐家圍子地區(qū)地層地溫梯度高為4.10C /100m，井深約4000m至6000m，井底溫度在180°C至240°C之間；勝利油田已鉆探8000多米的超深 井，井底溫度預(yù)計(jì)超過(guò)200°C。而目前新疆石油局正在克拉瑪依莫索灣背斜上鉆探的“莫深I(lǐng)井”設(shè)計(jì)井深達(dá)7380m，預(yù)計(jì)井底溫度超過(guò)210°C，然而國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的抗溫能力一般在200°C以內(nèi)，在200°C以上的深井中使用困難、濾失量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種抗高溫封堵防塌劑及其制備方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有鉆井液抗溫能力低和濾失量大的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種抗高溫封堵防塌劑，原料按重量份數(shù)包括抗高溫樹脂15份至25份、磺化聚合物9份至12份、苯酚9份至12份、腐殖酸20份至30份、片堿2份至4份、甲醛10份至20份、焦亞硫酸鈉9份至12份、水100份至300份。
[0007]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述抗高溫樹脂按下述方法得到，將苯乙烯和丙烯酰胺按質(zhì)量比為1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，引發(fā)劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% (I，鏈轉(zhuǎn)移劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% (I，反應(yīng)0.5小時(shí)至I小時(shí)后得到抗高溫樹脂。
[0008]上述引發(fā)劑為偶氮二異庚腈；或/和，鏈轉(zhuǎn)移劑為十二烷基硫醇。
[0009]上述磺化聚合物按下述方法得到，在溫度為90°C至105°C的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均勻進(jìn)行共聚反應(yīng)，丙烯腈、苯磺酸和水的質(zhì)量比為0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反應(yīng)3小時(shí)至4小時(shí)后得到磺化聚合物。
[0010]上述抗高溫封堵防塌劑按下述方法得到:第一步，將所需量的水加熱至10°C至60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C至10(TC下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種抗高溫封堵防塌劑的制備方法，按下述步驟進(jìn)行:第一步，將所需量的水加熱至10°C至60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C至100°C下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
[0012]下面是對(duì)上述發(fā)明 技術(shù)方案之二的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述磺化聚合物按下述方法得到，在溫度為90°C至105°C的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均勻進(jìn)行共聚反應(yīng)，丙烯腈、苯磺酸和水的質(zhì)量比為0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反應(yīng)3小時(shí)至4小時(shí)后得到磺化聚合物。
[0013]上述抗高溫樹脂按下述方法得到，將苯乙烯和丙烯酰胺按質(zhì)量比為1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，引發(fā)劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% O，鏈轉(zhuǎn)移劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% (I，反應(yīng)0.5小時(shí)至I小時(shí)后得到抗高溫樹脂。
[0014]上述引發(fā)劑為偶氮二異庚腈；或/和，鏈轉(zhuǎn)移劑為十二烷基硫醇。
[0015]本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑在各種鉆井液中能與水和粘土發(fā)生乳化，防止地層坍塌，且價(jià)格是同類產(chǎn)品價(jià)格的40%，在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)三廢排放；通過(guò)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑配置的鉆井液較用現(xiàn)有封堵劑配置的鉆井液和用現(xiàn)有護(hù)壁劑配置的鉆井液的濾失性強(qiáng)，同時(shí)通過(guò)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑配置的鉆井液可在220°C至260°C之間使用，抗高溫能力強(qiáng)、可抗電解質(zhì)污染、不提粘切、不起泡，流變性能表現(xiàn)良好，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間鉆井液循環(huán)的要求，能有效提高鉆井時(shí)效，降低鉆井成本。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。
[0017]實(shí)施例1，該抗高溫封堵防塌劑原料按重量份數(shù)包括抗高溫樹脂15份至25份、磺化聚合物9份至12份、苯酚9份至12份、腐殖酸20份至30份、片堿2份至4份、甲醛10份至20份、焦亞硫酸鈉9份至12份、水100份至300份。水可為自來(lái)水、純凈水。
[0018]實(shí)施例2，該抗高溫封堵防塌劑原料按重量份數(shù)包括抗高溫樹脂15份或25份、磺化聚合物9份或12份、苯酚9份或12份、腐殖酸20份或30份、片堿2份或4份、甲醛10份或20份、焦亞硫酸鈉9份或12份、水100份或300份。
[0019]實(shí)施例3，該抗高溫封堵防塌劑按下述制備方法得到:第一步，將所需量的水加熱至10°C至60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C至10(TC下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
[0020]實(shí)施例4，該抗高溫封堵防塌劑按下述制備方法得到:第一步，將所需量的水加熱至10°C或60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C或80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)或1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C或80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)或1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C或80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)或
1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C或80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)或1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C或100°C下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
[0021]實(shí)施例5，作為 上述實(shí)施例的優(yōu)化，實(shí)施例5中磺化聚合物按下述方法得到，在溫度為90°C至105°C的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均勻進(jìn)行共聚反應(yīng)，丙烯腈、苯磺酸和水的質(zhì)量比為0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反應(yīng)3小時(shí)至4小時(shí)后得到磺化聚合物。
[0022]實(shí)施例6，作為上述實(shí)施例的優(yōu)化，實(shí)施例6中抗高溫樹脂按下述方法得到，將苯乙烯和丙烯酰胺按質(zhì)量比為1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，引發(fā)劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% O，鏈轉(zhuǎn)移劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% (I，反應(yīng)0.5小時(shí)至I小時(shí)后得到抗高溫樹脂。
[0023]實(shí)施例7，作為上述實(shí)施例的優(yōu)化，實(shí)施例7中引發(fā)劑為偶氮二異庚腈；或/和，鏈轉(zhuǎn)移劑為十二烷基硫醇。
[0024]上述實(shí)施例所得本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的性能檢測(cè)結(jié)果平均數(shù)據(jù)如下:
按現(xiàn)有技術(shù)配方I得到的鉆井液、按現(xiàn)有技術(shù)配方2得到的鉆井液、按配方3得到的鉆井液的檢測(cè)性能數(shù)據(jù)平均值見表1所示；在表1中，P為密度，F(xiàn)V為漏斗粘度，F(xiàn)L/K為中溫中壓濾失量/泥餅厚度，PH為酸堿度，Kf為摩阻系數(shù)，Gel為靜切力(初切/終切)，Φ600為粘度，Φ300為粘度，Φ 100為粘度，AV為表觀粘度，PV為塑性粘度，YP為動(dòng)切力，η為流性指數(shù)，k為稠度系數(shù)，HTHP/180°C為在溫度為180°C下的壓濾失量，GFD為現(xiàn)有常用封堵劑。
[0025]鉆井液的配置:將質(zhì)量百分比為8%的坂土漿平均分成體積相等的三份，在第一份坂土漿中加入坂土漿的質(zhì)量百分比為5%的現(xiàn)有技術(shù)常用封堵劑(GFD)得到配方I鉆井液；在第二份坂土漿中加入坂土漿的質(zhì)量百分比為5%的現(xiàn)有技術(shù)常用護(hù)壁劑得到配方2鉆井液；在第三份坂土漿中加入坂土漿的質(zhì)量百分比為5%的上述實(shí)施例得到的抗高溫封堵防塌劑得到配方3鉆井液。
[0026]從I可看出，按配方3得到的鉆井液在220°C熱滾16小時(shí)后的FL/K平均值、YP平均值、k平均值和HTHP/180°C平均值較按配方I得到的鉆井液和按配方2得到的鉆井液在220°C熱滾16小時(shí)后的FL/K平均值、YP平均值、k平均值和HTHP/180°C平均值有較大幅度的降低，說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑配置的鉆井液的濾失性強(qiáng)。
[0027]本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑在各種鉆井液中能與水和粘土發(fā)生乳化，在不同溫度下能形成韌性粒子，以堵塞地層的微裂縫和滲透性地層的孔隙，起到降低濾失量、防止地層坍塌和保護(hù)油氣層的作用，同時(shí)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑的價(jià)格是同類產(chǎn)品價(jià)格的40%，且在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)三廢排放，干燥溫度低，符合安全和環(huán)保的要求；通過(guò)本發(fā)明抗高溫封堵防塌劑配置的鉆井液可在220°C至260°C之間使用，抗高溫能力強(qiáng)、可抗電解質(zhì)污染、不提粘切、不起泡，經(jīng)過(guò)熱滾16h至72h后無(wú)分層和絮凝現(xiàn)象，流變性能表現(xiàn)良好，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間鉆井液循環(huán)的要求，能有效提高鉆井時(shí)效，降低鉆井成本。
[0028]以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種抗高溫封堵防塌劑，其特征在于原料按重量份數(shù)包括抗高溫樹脂15份至25份、磺化聚合物9份至12份、苯酚9份至12份、腐殖酸20份至30份、片堿2份至4份、甲醛10份至20份、焦亞硫酸鈉9份至12份、水100份至300份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫封堵防塌劑，其特征在于抗高溫樹脂按下述方法得到，將苯乙烯和丙烯酰胺按質(zhì)量比為1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，引發(fā)劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% O，鏈轉(zhuǎn)移劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% (I，反應(yīng)0.5小時(shí)至I小時(shí)后得到抗高溫樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗高溫封堵防塌劑，其特征在于引發(fā)劑為偶氮二異庚腈；或/和，鏈轉(zhuǎn)移劑為十~·烷基硫醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抗高溫封堵防塌劑，其特征在于磺化聚合物按下述方法得到，在溫度為90°C至105°C的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均勻進(jìn)行共聚反應(yīng)，丙烯腈、苯磺酸和水的質(zhì)量比為0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反應(yīng)3小時(shí)至4小時(shí)后得到磺化聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抗高溫封堵防塌劑，其特征在于抗高溫封堵防塌劑按下述方法得到:第一步，將所需量的水加熱至10°c至60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C至100°C下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述·的抗高溫封堵防塌劑，其特征在于抗高溫封堵防塌劑按下述方法得到:第一步，將所需量的水加熱至10°c至60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C至100°C下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫封堵防塌劑的制備方法，其特征在于按下述步驟進(jìn)行:第一步，將所需量的水加熱至10°c至60°C后依次加入所需量的片堿和腐殖酸并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第二步，向第一步反應(yīng)后的物料中依次加入所需量的苯酚、焦亞硫酸鈉和甲醛并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)；第三步，向第二步反應(yīng)后的物料中加入磺化聚合物并攪拌均勻，在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)后，加入所需量的抗高溫樹脂并攪拌均勻，然后在溫度為75°C至80°C下反應(yīng)0.5小時(shí)至1.5小時(shí)鐘后，在溫度為80°C至100°C下烘干得到質(zhì)量百分含水率小于等于10%的抗高溫封堵防塌劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗高溫封堵防塌劑的制備方法，其特征在于磺化聚合物按下述方法得到，在溫度為90°C至105°C的水中加入丙烯腈和苯磺酸混合均勻進(jìn)行共聚反應(yīng)，丙烯腈、苯磺酸和水的質(zhì)量比為0.5至1:0.5至1:100至200，共聚反應(yīng)3小時(shí)至4小時(shí)后得到磺化聚合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的抗高溫封堵防塌劑的制備方法，其特征在于抗高溫樹脂按下述方法得到，將苯乙烯和丙烯酰胺按質(zhì)量比為1:3至1:5混合在一起得到混合液，然后在混合液中加入引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，引發(fā)劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% O，鏈轉(zhuǎn)移劑的加入量為混合液質(zhì)量的1% O，反應(yīng)0.5小時(shí)至I小時(shí)后得到抗高溫樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗高溫封堵防塌劑的制備方法，其特征在于引發(fā)劑為偶氮二異庚腈；或/和，鏈轉(zhuǎn)移劑為十二烷基硫`醇。
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK103849361SQ201410050067
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】劉勇熹, 譚軍 申請(qǐng)人:克拉瑪依友聯(lián)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司