钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制作方法

1.本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用防塌稀释降滤失 剂改性多元树脂，本发明还涉及所述钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元 树脂的制备方法。


背景技术：

2.钻井液保证钻井液安全的重要循环流体，其性能与钻井质量和安全息 息相关。钻井液中的降滤失剂是一种重要的处理剂，可有效防止钻井液向 地层渗透，起到稳定井壁作用。
3.发明人检索到以下相关发明专利文献：cn112794936a公开了一种钻井 液用高分子降滤失剂及其制备方法，该高分子降滤失剂按重量计组成为： 4～5份丙烯酰胺，5～6份对苯乙烯磺酸钠，5～8份甲基丙烯酸，0.5～1份氧化 石墨烯，其制备方法是将丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸加入到 水中，搅拌均匀后加入氧化石墨烯，密闭超声分散，得到氧化石墨烯分散 液；将分散液ph调节为9～12，加入氧化还原引发剂，升温反应，结束后降 低温度至30～50℃并恒温熟化2～5h，得到聚合物胶体；将聚合物胶体用乙醇、 去离子水洗涤，干燥至恒重，粉碎造粒即得降滤失剂，此发明的高分子降 滤失剂降滤失性能良好，还有抗高温性能。cn110760294a公开了一种钻井 液用防塌降滤失剂硅氟树脂复合物，其特征是由膨润土，方铅矿粉，石灰 石粉，液体加重剂nacl，磺甲基酚醛树脂，聚硅氟稳定剂，惰性降滤失剂， 羧甲基纤维素钠盐，羧甲基淀粉，甲叉基聚丙烯酰铵干粉，增粘降滤失剂， 烷基磺酸钠，钾铵基水解聚丙烯腈，磺化沥青钠盐，磺甲基褐煤树脂，高 分子聚合物防塌剂，防膨剂，水基重泥浆稀释剂，聚丙烯酰胺，防塌润滑 剂，抗高温抗盐降滤失剂，储层屏蔽剂，十二烷基二甲基苄基氯化铵，甘 油聚醚，柴油，碱式碳酸锌和水组成。cn101560378公开了一种钻井液用 防塌稀释降滤失量剂，其特征是由含腐殖酸的物质80～120份，焦亚硫酸 钠30～80份，水300～500份，水解聚丙烯腈铵盐10～30份，交联剂2～ 15份，氢氧化钾30～50份，络合剂5～20份，尿素1～10份，有机硅树脂 10～20份组成，其制备方法是将水，氢氧化钾，褐煤或者泥炭或者风化煤， 焦亚硫酸钠，加入搅拌的反应釜中，密封，升温，反应，降温；加入水解 聚丙烯腈铵盐，交联剂，络合剂，尿素，有机硅树脂，密封，升温，搅拌 反应；放料，干燥，即得所述的防塌稀释降滤失量剂，此发明的钻井液用 防塌稀释降滤失量剂综合性能良好，可防止井塌并具有降低黏度性能。发 明人检索到以下非专利文献：谢青清利用原料阳离子化剂，苯酚，甲醛， 磺化剂等合成了一种阳离子型磺化酚醛树脂，该产品水化能力强，对粘土 吸附量较大，具有良好的降滤失性能。[谢青清.阳离子型磺化酚醛树脂的研 制[d].成都：西南石油大学，2014.]
[0004]
上述技术对于如何获得高滤失性能的降滤失剂给出指导方案，得到的 降滤失剂降滤失性能良好，但其性能较为单一，难以兼具多种性能。以上 这些技术对于如何提高钻井液降滤失剂的防塌性能和降黏性能，充分抑制 井壁坍塌，避免井下复杂事故并未给出具体的指导方案。


技术实现要素：

[0005]
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用防塌稀释降滤失 剂改性多元树脂，它的将滤失性性能良好，同时能够抑制井壁坍塌，降低 钻井液黏度，可有效避免或减少井下复杂事故的发生，并能达到市场上使 用范围较广的降滤失剂的技术要求。
[0006]
为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述钻井液用 防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0008]
一种钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂，其技术方案在于它是 由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
[0009][0010][0011]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。
[0012]
所述的阳离子化剂为溴乙烷、1-溴丙烷、1-溴丁烷(溴正丁烷)中的一 种或者两种的组合，两种组合时其配比是任意的；所述的醚化剂为3-氯丙 烯，4-氯丁烯(4-氯-1-丁烯)中的一种。
[0013]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、55～60份对氨基苯酚、10～14份阳离子化剂 加入反应釜中，升温至50℃～60℃，搅拌30～35min，回流30～35min，得到 溶液(料液)a，在溶液a中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性， 之后在溶液a中再次加入10～14份阳离子化剂，搅拌30～35min，回流 30～35min，得到溶液(料液)b，在溶液b中加入10％氢氧化钠水溶液调 节溶液b为中性，之后在溶液b中再次加入剩余的阳离子化剂，搅拌 30～35min，回流30～35min，得到溶液(料液)c；
②
向反应釜的溶液c中 加入100～120份磺化酚醛树脂(磺化酚醛树脂smp)，缓慢加入10～15份 甲醛，得到溶液(料液)d，用10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为 9～10，升温至80℃～90℃，反应2.5～3h，降温至室温(25℃)，得到中间 产物；
③
向反应釜的中间产物中加入30～50份乙醇、15～18份醚化剂，回 流1～1.5h，加入20～25份丙烯酰胺，搅拌均匀，加入0.7～1.0份引发剂，反 应1～1.5h后得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得到的凝胶状产物烘干，粉碎， 即得钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂。
[0014]
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的引发剂为过硫酸钾、 过硫酸铵中的一种或者两种，两种组合时其配比是任意的。
[0015]
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用防塌稀 释降滤失剂改性多元树脂是由下述重量配比的原料制成的：
[0016][0017]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。所述的阳离子化剂为1-溴丁烷；所述的醚化剂为3-氯丙烯；所 述的引发剂为过硫酸钾。
[0018]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、60份对氨基苯酚、10份1-溴丁烷加入反应 釜中，升温至60℃，搅拌30min，回流30min，得到溶液a，在溶液a中 加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性，之后在溶液a中再次加入 12份1-溴丁烷，搅拌30min，回流30min，得到溶液b，在溶液b中加入 10％氢氧化钠水溶液调节溶液b为中性，之后在溶液b中再次加入剩余的 13份1-溴丁烷，搅拌30min，回流30min，得到溶液c；
②
向反应釜的溶 液c中加入100份磺化酚醛树脂，缓慢加入10份甲醛，得到溶液d，用 10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为9，升温至80℃，反应2.5h，降温 至室温，得到中间产物；
③
向反应釜的中间产物中加入40份乙醇、15份 3-氯丙烯，回流1h，加入25份丙烯酰胺，搅拌均匀，加入1.0份过硫酸钾， 反应1h后得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得到的凝胶状产物烘干，粉碎，即 得钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂。
[0019]
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用防塌稀 释降滤失剂改性多元树脂是由下述重量配比的原料制成的：
[0020][0021]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。所述的阳离子化剂为溴乙烷、1-溴丙烷两种原料的组合，溴乙 烷与1-溴丙烷的质量之比为1：1；所述的醚化剂为4-氯丁烯；所述的引发 剂为过硫酸铵。
[0022]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、55份对氨基苯酚、6份溴乙烷、6份1-溴丙 烷加入反应釜中，升温至60℃，搅拌30min，回流30min，得到溶液a， 在溶液a中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性，之后在溶液a 中再次加入7份溴乙烷、7份1-溴丙烷，搅拌30min，回流30min，得到溶 液b，在溶液b中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液b为中性，之后在溶 液b中再次加入剩余的7份溴乙烷、7份1-溴丙烷，搅拌30min，回流30min， 得到溶液c；
②
向反应釜的溶液c中加入110份磺化酚醛树脂，缓慢加入 15份甲醛，得到溶液d，用10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为10， 升温至85℃，反应2.5h，降温至室温，得到中间产物；
③
向反应釜的中间 产物中加入35份乙醇、18份4-氯丁烯，回流1h，加入23份丙烯酰胺，搅 拌均匀，加入0.8份过硫酸铵，反应1h后得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得 到的凝胶状产物烘干，粉碎，即得钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树 脂。
[0023]
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用防塌稀 释降滤失剂改性多元树脂是由下述重量配比的原料制成的：
[0024][0025]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。所述的阳离子化剂为溴乙烷、1-溴丁烷两种原料的组合，溴乙 烷与1-溴丁烷的质量之比为2：1；所述的醚化剂为3-氯丙烯；所述的引发 剂为过硫酸铵与过硫酸钾两种原料的组合，过硫酸铵与过硫酸钾的质量之 比为1：1。
[0026]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、58份对氨基苯酚、6.7份溴乙烷、3.3份1
‑ꢀ
溴丁烷加入反应釜中，升温至60℃，搅拌30min，回流30min，得到溶液 a，在溶液a中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性，之后在溶液 a中再次加入6.7份溴乙烷、3.3份1-溴丁烷，搅拌30min，回流30min， 得到溶液b，在溶液b中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液b为中性，之 后在溶液b中再次加入剩余的6.7份溴乙烷、3.3份1-溴丁烷，搅拌30min， 回流30min，得到溶液c；
②
向反应釜的溶液c中加入110份磺化酚醛树 脂，缓慢加入12份甲醛，得到溶液d，用10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为9，升温至90℃，反应2.5h，降温至室温，得到中间产物；
③
向反 应釜的中间产物中加入50份乙醇、17份3-氯丙烯，回流1h，加入20份丙 烯酰胺，搅拌均匀，加入0.35份过硫酸钾、0.35份过硫酸铵，反应1h后 得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得到的凝胶状产物烘干，粉碎，即得钻井液 用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂。
[0027]
本发明的各组分(原料)为市售商品，本发明在钻井液中的加量(用 量)为2.0％～2.5％(质量百分比)。
[0028]
本发明提供了一种钻井液用防塌稀释降滤失剂多元改性树脂及其制备 方法，本发明的制备方法包括以下步骤：制备阳离子单体、制备阳离子改 性磺化酚醛树脂、制备多元改性树脂、多元改性树脂烘干粉碎。本发明的 钻井液用防塌稀释降滤失剂多元改性树脂具有良好的性能，参见本说明书 后面的表1。本发明的性能为：1％水溶液的ph＝7～10；室温下在基浆中的 降黏率≥70.0％，低温低压滤失量≤12.0ml；180℃老化后的降黏率≥ 60.0％，低温低压滤失量≤12.0ml，高温高压滤失量≤25.0ml；岩心线性 膨胀量降低率≥40.0％。本发明的降滤失性能良好，同时具备良好的降黏防 塌性能，且本发明的原料易购，工艺过程简单，易于实现，可大范围生产 推广。
[0029]
综上所述，本发明的降滤失性能良好，同时兼具良好的降黏和防塌性 能，适用于水基钻井液体系，可有效避免或减少井下复杂事故的发生，提 高了钻井质量与安全，本发
明在180℃高温下降滤失性能良好，达到了市 场上使用范围较广的降滤失剂的技术要求。
具体实施方式
[0030]
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施 例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本发明保护的范围。
[0031]
实施例1：本发明所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂多元改性树脂是 由下述重量配比的原料制成的：
[0032][0033]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。所述的阳离子化剂为1-溴丁烷；所述的醚化剂为3-氯丙烯；所 述的引发剂为过硫酸钾。
[0034]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、60份对氨基苯酚、10份1-溴丁烷加入反应 釜中，升温至60℃，搅拌30min，回流30min，得到溶液a，在溶液a中 加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性，之后在溶液a中再次加入 12份1-溴丁烷，搅拌30min，回流30min，得到溶液b，在溶液b中加入 10％氢氧化钠水溶液调节溶液b为中性，之后在溶液b中再次加入剩余的 13份1-溴丁烷，搅拌30min，回流30min，得到溶液c；
②
向反应釜的溶 液c中加入100份磺化酚醛树脂，缓慢加入10份甲醛，得到溶液d，用 10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为9，升温至80℃，反应2.5h，降温 至室温，得到中间产物；
③
向反应釜的中间产物中加入40份乙醇、15份 3-氯丙烯，回流1h，加入25份丙烯酰胺，搅拌均匀，加入1.0份过硫酸钾， 反应1h后得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得到的凝胶状产物烘干，粉碎，即 得钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂。
[0035]
实施例2：本发明所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂多元改性树脂是 由下述重量配比的原料制成的：
[0036]
[0037][0038]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。所述的阳离子化剂为溴乙烷、1-溴丙烷两种原料的组合，溴乙 烷与1-溴丙烷的质量之比为1：1；所述的醚化剂为4-氯丁烯；所述的引发 剂为过硫酸铵。
[0039]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、55份对氨基苯酚、6份溴乙烷、6份1-溴丙 烷加入反应釜中，升温至60℃，搅拌30min，回流30min，得到溶液a， 在溶液a中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性，之后在溶液a 中再次加入7份溴乙烷、7份1-溴丙烷，搅拌30min，回流30min，得到溶 液b，在溶液b中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液b为中性，之后在溶 液b中再次加入剩余的7份溴乙烷、7份1-溴丙烷，搅拌30min，回流30min， 得到溶液c；
②
向反应釜的溶液c中加入110份磺化酚醛树脂，缓慢加入 15份甲醛，得到溶液d，用10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为10， 升温至85℃，反应2.5h，降温至室温，得到中间产物；
③
向反应釜的中间 产物中加入35份乙醇、18份4-氯丁烯，回流1h，加入23份丙烯酰胺，搅 拌均匀，加入0.8份过硫酸铵，反应1h后得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得 到的凝胶状产物烘干，粉碎，即得钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树 脂。
[0040]
实施例3：本发明所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂是 由下述重量配比的原料制成的：
[0041]
[0042]
质量分数为10％氢氧化钠水溶液，其用量应满足调节后达到溶液ph 值的要求。所述的阳离子化剂为溴乙烷、1-溴丁烷两种原料的组合，溴乙 烷与1-溴丁烷的质量之比为2：1；所述的醚化剂为3-氯丙烯；所述的引发 剂为过硫酸铵与过硫酸钾两种原料的组合，过硫酸铵与过硫酸钾的质量之 比为1：1。
[0043]
所述的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂的制备方法包括如下 工艺步骤：
①
将1000份清水、58份对氨基苯酚、6.7份溴乙烷、3.3份1
‑ꢀ
溴丁烷加入反应釜中，升温至60℃，搅拌30min，回流30min，得到溶液 a，在溶液a中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液a为中性，之后在溶液 a中再次加入6.7份溴乙烷、3.3份1-溴丁烷，搅拌30min，回流30min， 得到溶液b，在溶液b中加入10％氢氧化钠水溶液调节溶液b为中性，之 后在溶液b中再次加入剩余的6.7份溴乙烷、3.3份1-溴丁烷，搅拌30min， 回流30min，得到溶液c；
②
向反应釜的溶液c中加入110份磺化酚醛树 脂，缓慢加入12份甲醛，得到溶液d，用10％氢氧化钠水溶液调节溶液d ph值为9，升温至90℃，反应2.5h，降温至室温，得到中间产物；
③
向反 应釜的中间产物中加入50份乙醇、17份3-氯丙烯，回流1h，加入20份丙 烯酰胺，搅拌均匀，加入0.35份过硫酸钾、0.35份过硫酸铵，反应1h后 得到凝胶状产物；
④
将步骤
③
得到的凝胶状产物烘干，粉碎，即得钻井液 用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂。
[0044]
本发明以上制得的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂在水基钻 井液中的加量为2.0％～2.5％(质量百分比)。
[0045]
以下是本发明的试验部分：
[0046]
ph值：称取试样1.00g置于150ml烧杯中，加入100ml蒸馏水，用 玻璃棒搅拌至溶解，静置5min后将试纸浸入试液中0.5s后取出，与色板比 较即得ph值，试验结果见表1。
[0047]
基浆(水基)的配制：取400ml清水，加入0.84g碳酸钠，0.30g氢氧 化钠，在11000r/min下搅拌10min后，缓慢加入24.00g钻井液用膨润土， 在8000r/min下搅拌20min，密闭养护24h。
[0048]
取配制好的一份基浆，在11000r/min下搅拌5min，按gb/t 16783.1—2014规定的方法测试基浆的φ
100
读值。
[0049]
室温样浆性能：取配制好的一份基浆，在11000r/min下搅拌过程中缓 慢加入10.00g试样，按照按gb/t 16783.1—2014规定的方法测试样浆的 φ
100
读值、低温低压滤失量，试验结果见表1。
[0050]
180℃热滚后样浆性能：取配制好的一份基浆，在11000r/min下搅拌过 程中缓慢加入10.00g试样，转入老化罐中，通氮气0.7mpa，持续30s，将 老化罐放入滚子加热炉中，在180℃
±
5℃下热滚16h。冷却至室温，在 11000r/min下搅拌5min，按gb/t 16783.1—2014规定的方法测试试样浆的 φ
100
读值、低温低压滤失量和高温高压滤失量(180℃，压差3.5mpa)， 试验结果见表1。
[0051]
通过下述公式计算降黏率：
[0052][0053]
式中：
[0054]
di—降粘率，用百分数表示(％)；
[0055]
φ
100
—基浆100r/min下的读值；
[0056]
φ
1001
—试样浆100r/min下的读值。
[0057]
岩心线性膨胀量降低率测试：称取5.00g试样置于250ml烧杯中， 向烧杯中加入100ml蒸馏水，在磁力搅拌器上搅拌30min。称取105℃
±ꢀ
2℃下烘干4h后的钻井液膨胀试验用膨润土10.00g，装入底部有滤纸的页 岩膨胀仪测筒中，将岩心柱塞插入测筒中，置于压力机上，缓慢加压至 4.0mpa并保持5min。取下岩心柱塞，对测筒中岩心表层未压实的膨润土小 心清除后，将测筒安装在页岩膨胀测定仪上，将待测试样溶液注满测筒， 记录8h岩心的线性膨胀量。同时用蒸馏水做空白试验。试验结果见表1。
[0058]
通过下述公式计算降黏率：
[0059][0060]
式中：
[0061]
y—岩心线性膨胀量降低率，用百分数表示(％)；
[0062]
h—试样溶液的岩心线性膨胀量，单位为毫米(mm)；
[0063]
h1—蒸馏水的岩心线性膨胀量，单位为毫米(mm)。
[0064]
表1为(以上)各实施例制备的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树 脂的性能测定结果。
[0065]
表1各实施例制备的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性多元树脂性能测定结果
[0066][0067]
由表1可知：本发明各实施例制备的钻井液用防塌稀释降滤失剂改性 多元树脂均能达到良好的性能效果。本发明在水基钻井液中的加量为 2.0％～2.5％。本发明的性能为：1％水溶液的ph＝7～10；室温下在基浆中的 降黏率≥70.0％，低温低压滤失量≤12.0ml；180℃老化后的降黏率≥ 60.0％，低温低压滤失量≤12.0ml，高温高压滤失量≤25.0ml；岩心线性 膨胀量降低率≥40.0％。本发明的降滤失性能良好，同时具备良好的降黏防 塌性能，且本发明的原料易购，工艺过程简单，易于实现，可大范围生产 推广。
[0068]
综上所述，本发明的以上各实施例性能良好，产品降滤失性能好，兼 具良好的降黏防塌性能，可有效避免或减少井下复杂事故的发生，提高了 钻井质量与安全，本发明在180℃高温下降滤失性能良好(抗高温性能良 好)，达到了市场上使用范围较广的降滤失剂的技术要求。