钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用，其中所述的制备方法包括如下步骤：将纤维素、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、水按照4.2～6.6∶1.8～3.3∶0.7～1.7∶30～36的重量份比混合后，加入引发剂引发反应，反应2～5小时后，造粒，再加入碱性物质加热情况下水解、中和，然后干燥，粉碎，得到钻井液用抗盐降滤失剂。本发明所述的降滤失剂的合成方法简单、成本低、降滤失能力强，将本发明所制得的抗盐降滤失剂添加到油田钻井液中所得到的钻井液具有抗盐抗钙效果好，滤失量低等优点。
【专利说明】钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油田钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用，具体是指一种以纤 维素为主原料制备得到的可用作油田钻井液用的抗盐降滤失剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 在石油钻井作业中，要往钻井液中加入降滤失剂，以降低钻井液的滤失量。降滤失 剂是保证钻井液性能稳定，减少有害气体向地层滤失，保护油气层，保证井壁稳定，井径规 则的重要钻井液用处理剂。
[0003] 目前在油田钻井过程中使用的降滤失剂很多，大多为聚合物类产品（主要由丙烯 酸、丙烯腈、丙烯酰胺等共聚而成），该类产品抗温抗盐能力较差，在海水和饱和盐水钻井液 中降滤失效果不理想。在浓度更高的有机盐钻井液中，其降滤失效果更差，有时甚至全部失 效。该类产品降滤失能力较差，配制钻井液时加量较多，并且合成方法比较复杂，合成单体 价格较贵，从而造成所配制的钻井液成本较高。
[0004] 随着钻井深度和难度的增加，钻井作业对钻井液处理剂的抗温抗盐能力要求越来 越高，因此开发一种抗温抗盐能力更强、降滤失能力更强、合成方法简单、成本低的降滤失 剂有重要的现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的是提供一种用于油田钻井液用降滤失剂，特别是一种抗盐能力 更强的降滤失剂。
[0006] 本发明的另一目的是提供所述钻井液用降滤失剂的制备方法，其工艺简单，且所 制备的降滤失剂在盐水钻井液中具有良好的性能。
[0007] 本发明的另一目的在于提供所述降滤失剂的应用。
[0008] 为达上述目的，一方面，本发明提供一种钻井液用降滤失剂的制备方法，该方法包 括如下步骤：
[0009] 将纤维素、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)、N，N-二甲基丙烯酰胺（NNDM)、 水按照4. 2?6. 6:1. 8?3. 3:0. 7?1. 7:30?36的重量份比混合后，加入引发剂引发反 应，反应2?5小时后，造粒，再加入碱性物质，加热使凝胶颗粒水解中和1?2小时，干燥， 粉碎，得到钻井液用降滤失剂。
[0010] 现有技术的降滤失剂制备工艺中，通常是前水解工艺，所述的前水解工艺是指将 碱性物质和反应单体同时加入，这样造成水解反应进行的不完全，从而造成产品的抗盐能 力和降滤失效果均较差。本发明的制备工艺中，将碱性物质的水解工艺放到后面，同时增加 了造粒工序。造粒的目的是将反应过程中生成的5?IOcm的大块凝胶，变成直径为0. 5? Imm的凝胶颗粒，增加凝胶的比表面积，从而使加入的碱性溶液水解反应进行的更完全，所 得产品的水溶性和降滤失效果更好。
[0011] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用降滤失剂的制备方法中， 其中所述的反应优选在捏合机中进行。由于本反应开始后会形成肉冻状凝胶，普通的搅拌 器很难搅拌均匀并且出料困难，本发明中优选使用捏合机，其搅拌功率较大和出料口直径 较大（相比于普通搅拌器而言），更有利于反应进行和出料。
[0012] 除特别注明外，本发明中所述比例与百分含量均为重量比例或百分含量。
[0013] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法 中，其中所述的纤维素为棉纤维素、木浆纤维素和草浆纤维素中的一种或几种。
[0014] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法 中，其中所述的引发剂为氧化还原体系引发剂，可选用卤化亚铁与烷基过氧化氢所组成的 体系，其中所述的卤化亚铁优选氯化亚铁，例如〇. 001?〇. 002重量份的10%的氯化亚铁 水溶液，烷基过氧化氢优选叔丁基过氧化氢，例如0. 0002?0. 0003重量份的叔丁基过氧化 氢。
[0015] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法 中，其中所述的碱性物质可以为所属领域内常用到的无机碱及有机碱，所述的无机碱包括 但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾或其溶液，优 选15wt %?25wt %的氢氧化钠水溶液。碱性物质以氢氧化钠计，其用量为2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸和N，N-二甲基丙烯酰胺总重量的5%?8%。若选用其它碱性物质，其 具体用量则可根据碱性强弱进行调整，要求相当于前述所用氢氧化钠用量的碱性能力。
[0016] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂的制备方法 中，其中所述的干燥是在105?120°C条件下干燥5?7h，干燥的目的在于充分除去体系中 的水分，便于运输，计量等。
[0017] 另一方面，本发明提供一种钻井液用抗盐降滤失剂，其是根据本发明所述的方法 制备得到的。
[0018] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂中，其为自 由流动颗粒或粉末。
[0019] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂中，其具有 如下特性：
[0020] 其含水量为5wt%?10wt% ;在3. 3wt%浓度，其pH为7?9 ;在4wt%盐水中， 1界1:(%浓度下，其滤失量为5?1〇1]117/3〇111；[11。
[0021] 再一方面，本发明提供一种钻井液，其添加了本发明所述的钻井液用抗盐降滤失 齐U。以钻井液的总重量为基准，其中钻井液用抗盐降滤失剂的含量为〇. 3wt%?2wt%，优 选lwt%。因此本发明提供了本发明所述的钻井液用抗盐降滤失剂在配制油田钻井液中的 应用。
[0022] 综上所述，本发明提供了一种钻井液用抗盐降滤失剂及其制备方法与应用以及应 用所得到的钻井液。本发明所述的降滤失剂的合成方法简单、成本低、降滤失能力较强，所 述的降滤失剂能很好的应用于海水、饱和盐水和有机盐钻井液中。
【具体实施方式】
[0023] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例 对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明的范围。
[0024] 实施例1
[0025] 按重量比取32份水加入到捏合机（南通范式机械有限公司SYH1500型捏合机） 中，在搅拌下加入4. 5份棉纤维素、2. 0份AMPS和I. 0份NNDMA，常温下搅拌20分钟后至均 匀。停止搅拌，先后加入0.001份10% FeClyK溶液及0.0002份叔丁基过氧化氢，引发此 反应。以上原料反应3小时后，得到纤维素接枝共聚物凝胶。将凝胶从捏合机中取出，用冻 胶粉碎造粒机造粒，再加入〇. 75份20%的NaOH水溶液水解、中和1. 5小时，得到接枝共聚 物颗粒，在IKTC下干燥6小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
[0026] 实施例2
[0027] 按重量比取35份水加入到捏合机（南通范式机械有限公司SYH1500型捏合机） 中，在搅拌下加入5. 0份木浆纤维素、2. 5份AMPS和1. 5份NNDMA，常温下搅拌20分钟后至 均匀。停止搅拌，先后加入0. 001份10% FeCl2水溶液及0. 00025份叔丁基过氧化氢，引发 此反应。以上原料反应3. 5小时后，得到纤维素接枝共聚物凝胶。将凝胶从捏合机中取出， 用冻胶粉碎造粒机造粒，再加入1. 6份15%的NaOH水溶液水解、中和2小时，得到接枝共聚 物颗粒，在115°C下干燥6. 5小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
[0028] 实施例3
[0029] 按重量比取36份水加入到捏合机（南通范式机械有限公司SYH1500型捏合机） 中，在搅拌下加入6. 0份棉纤维素、3. 0份AMPS和1. 5份NNDMA，常温下搅拌20分钟后至均 匀。停止搅拌，先后加入0.002份10% FeCl2A溶液及0.0002份叔丁基过氧化氢，引发此 反应。以上原料反应4小时后，得到纤维素接枝共聚物凝胶。将凝胶从捏合机中取出，用冻 胶粉碎造粒机造粒，再加入1. 8份20%的NaOH水溶液水解、中和1小时，得到接枝共聚物颗 粒，在120°C下干燥5. 5小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
[0030] 实施例4
[0031] 按重量比取33份水加入到捏合机（南通范式机械有限公司SYH1500型捏合机） 中，在搅拌下加入4. 5份木浆纤维素、2. 5份AMPS和I. 0份NNDMA，常温下搅拌20分钟后至 均匀。停止搅拌，先后加入0. 0015份10% FeCl2水溶液及0. 0003份叔丁基过氧化氢，引发 此反应。以上原料反应2. 5小时后，得到纤维素接枝共聚物凝胶。将凝胶从捏合机中取出， 用冻胶粉碎造粒机造粒，再加入0. 84份25%的NaOH水溶液水解、中和1. 5小时，得到接枝 共聚物颗粒，在IKTC下干燥6小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
[0032] 实施例5
[0033] 按重量比取34份水加入到捏合机（南通范式机械有限公司SYH1500型捏合机） 中，在搅拌下加入6. 0份棉纤维素、3. 0份AMPS和1. 6份NNDMA，常温下搅拌20分钟后至均 匀。停止搅拌，先后加入0. 002份10% FeCl2水溶液及0. 00025份叔丁基过氧化氢，引发此 反应。以上原料反应4小时后，得到纤维素接枝共聚物凝胶。将凝胶从捏合机中取出，用冻 胶粉碎造粒机造粒，再加入1. 6份20%的NaOH水溶液水解、中和2小时，得到接枝共聚物颗 粒，在105°C下干燥7小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
[0034] 将上述各实施例1?5得到的钻井液用降滤失剂按照企业标准QHDJPK0012-2012 进行各项性能测试，其中pH是在浓度为3. 3wt %条件下测定；滤失量是在4wt %盐水中， lwt%浓度下测得，其结果如表1所示。
[0035] 表1实施例1?5的降滤失剂性能指标测试数据
[0036]
【权利要求】
1. 一种钻井液用降滤失剂的制备方法，该方法包括如下步骤： 将纤维素、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、水按照4. 2? 6. 6:1. 8?3. 3:0. 7?1. 7:30?36的重量份比混合后，加入引发剂引发反应，反应2?5 小时后，造粒，再加入碱性物质，加热使凝胶颗粒水解中和1?2小时，干燥，粉碎，得到钻井 液用降滤失剂。
2. 根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的反应是在捏合机 中进行。
3. 根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的纤维素为棉纤维 素、木浆纤维素和草浆纤维素中的一种或几种。
4. 根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的引发剂为 0. 001?0. 002重量份的10%的氯化亚铁水溶液以及0. 0002?0. 0003重量份的叔丁基过 氧化氢。
5. 根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的碱性物质包括氢 氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾或其溶液，优选15wt %? 25wt %的氢氧化钠水溶液；优选地，碱性物质以氢氧化钠计，其用量为2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸和N，N-二甲基丙烯酰胺总重量的5%?8%。
6. 根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的干燥是在105? 120°C条件下干燥5?7h。
7. -种钻井液用降滤失剂，其是按照权利要求1?6中任一项所述的方法制备得到的。
8. 根据权利要求7所述的钻井液用降滤失剂，其具有如下特性：其含水量为5wt %? 10wt% ;在3. 3wt%浓度，其pH为7?9 ;在4wt%盐水中，lwt%浓度下，其滤失量为5? 10mL/30min〇
9. 权利要求7或8中所述的钻井液用降滤失剂在配制油田钻井液中的应用。
10. -种油田钻井液，其中含有权利要求7或8任一项所述的钻井液用降滤失剂，以钻 井液的总重量为基准，其中钻井液用降滤失剂的含量为〇. 3wt%?2wt%。
【文档编号】C08F8/12GK104403057SQ201410674585
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】姚少全 申请人:北京培康佳业技术发展有限公司