一种低摩阻降滤失剂及其制备方法与应用

文档序号:9299690阅读:632来源:国知局
一种低摩阻降滤失剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低摩阻降滤失剂及其制备方法于与应用。具体地,涉及一种制备 在石油钻井过程中用于水平井的低摩阻降滤失剂的方法,和该方法制备的低摩阻降滤失剂 以及该剂在水平钻井中的应用。
【背景技术】
[0002] 近年来,常规直井因为泄油面积小、单井产量低,已不能完全满足勘探开发的要 求。而定向钻井技术正越来越多的被推广应用,尤其是水平井施工日益增加。但是水平段 钻井对钻井液提出了 5大技术问题:井眼净化、井壁稳定、摩阻控制、防漏堵漏和储层保护。 其中井壁失稳问题一直是关系钻井成败和钻进速度的关键因素。同时由于水平段钻具与 井壁的轴向摩擦加大了起下钻阻力和扭矩,易造成钻具遇阻、遇卡、钻杆胀扣等井下复杂情 况,因此摩阻控制也是亟待解决的重要问题。
[0003] 现场常采用降滤失剂来控制钻井液中自由水向地层的滤失,从而提高井壁稳定 性,保证安全钻进。通常,降滤失剂等钻井液添加剂通过调控泥浆体系的胶体分散状态,来 控制钻井过程中井壁上泥饼的质量、决定滤失量的大小并影响井壁的稳定性。常用降滤失 剂主要为纤维素类、淀粉类、腐植酸类、树脂类和丙烯酸类,其中丙烯酸类合成聚合物可以 按照温度、矿化度等要求进行分子设计,可以更好的满足对降滤失剂耐温和耐盐的要求,这 方面的研究越来越多。
[0004] 在水平井钻井过程中,有效地降低高温高矿化度情况的滤失量、提高井壁稳定性, 同时有效地降低摩擦阻力和扭矩阻力,对于提高钻进速度,减少井下复杂情况和事故的发 生具有重要意义,是保证水平井钻井快速发展的重要保障,所以开发具有降低摩阻效应的 降滤失剂显得尤为关键和迫切。
[0005] 目前水平井低摩阻降滤失剂的文献和专利报道很少,多数是将降滤失剂和润滑剂 分开单独开发与应用。例如:
[0006] 1、降滤失剂的专利
[0007] CN1227246A和CN1227247A公开了水解聚丙烯腈铵盐,以水解聚丙烯腈铵盐为主 聚合物、楠木粉为辅助聚合物、氢氧化铁或碳酸钠为改性调控剂三个组分混合而成。
[0008] CN1242407A公开了褐煤树脂类抗盐降滤失剂,以腐植酸活性中间体、水溶性聚丙 烯腈铵盐复聚物和水溶性碳酰胺树脂为原料,经一步法或两步法的不排渣工艺路线进行制 备。
[0009] CN101054512A公开了阳离子聚合物降滤失剂,阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵 在FeCl3K引发下与木质素磺酸钠和磺甲基褐煤发生接枝反应生成一种新的防塌降滤失 剂。
[0010] CN101591527A公开了防塌降滤失剂,以丙烯酰胺单体、丙烯酸单体、阳离子单体、 交联剂和引发剂聚合而成。
[0011] 2、降滤失剂的研究文献
[0012] US4502966A公开了合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和 N,N'-亚甲基-二丙烯酰胺(MBA)的共聚物,并用作高温高压高矿化度条件下钻井液体 系的降滤失剂和流型稳定剂。该聚合物中AMPS单体含量达57-61mol %,足够的磺酸基团 (-SO3-)保证了该聚合物的抗温性和抗硬水性能。现场应用表明,该聚合物不仅具有良好的 降滤失能力,而且具有较好的流型调节和包被能力。
[0013] US4608182A公开了以AMPS、AM和N-乙烯基-N-烷基酰胺(NVNAAM)等研制了两 种耐高温降滤失剂,温度超过200°C时仍具有良好的降滤失效果。
[0014] 王中华(王中华,AM/AMPS/DEDAAC/淀粉接枝共聚物钻井液降滤失剂的合成,化 工时刊,1998, 12(6) :21-23)采用AM、AMPS、二乙基二烯丙基氯化铵(DEDAAC)与淀粉接 枝共聚,合成了一种降滤失剂,在淡水、盐水、饱和盐水及人工海水基浆中都具有较强的降 滤失能力,且抗盐抗温性较好,具有一定的防塌性能。采用氧化-还原引发体系合成了 AMPS-AM的二元共聚物,采用AM、AMPS和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM) ;AMPS-AM-醋酸乙 烯酯(VAC) ;AM-AMPS-MAA共聚得到了三元共聚的降滤失剂,室内评价结果表明合成的聚 合物在淡水、饱和盐水和含钙基浆中都有较好的降滤失作用,具有一定的抗温抗盐效果。 AM-AMPS-DADMAC-甲基丙烯酸(MAA)的四元共聚物也被证明是一种具有耐温抗盐性的降滤 失剂,且具有较好的防塌效果。
[0015] 杨小华(王中华、杨小华,AM/MAM/AA/AMPS四元共聚物的合成及性能,精细石油化 工进展,2001,2(12) : 12-14.)制备了 AM/甲基丙烯酰胺(MM)/AA/AMPS四元共聚物,对其泥 浆性能初步评价结果表明,该聚合物降滤失、抗温抗盐能力强,适于中原油田现场井浆。杨 小华随后采用AMPS/AM/第三单体制备的聚合物也具有较好的降滤失效果,且耐温抗盐,用 页岩滚动回收和抑制膨润土分散证明聚合物具有一定的防塌性能。
[0016] 王松(王松,抗高温钻井液降滤失剂JHff的评价与应用,精细石油化工进展, 2001,2 (8) : 10-12)以AMPS等单体为原料,合成了新型抗高温多元聚合物降滤失剂JHW,其 抗温能力达到210°C,具有优异的抗盐能力和良好的抗钙镁性能,在淡水、盐水、饱和盐水、 海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均达到或超过国内外同类产品水平,具有推广 应用价值。王松随后合成了 AMPS/AM/MAM三元共聚物,通过正交试验确定了最佳合成条件, 180°C老化前后滤失量变化不大。
[0017] 陈娟(陈娟、严波、孙庆林等,新型降滤失剂NJ-I的研究与应用,钻井液与完井液, 2005, 22 (增):36-38)与周向东(周向东,AM/AMPS/NVP三元共聚物降滤失剂WH-I的研制, 油田化学,2007, 24(4) :293-395)均以AMPS、AM和N-乙烯-2-吡咯烷酮(NVP)为主要原料, 合成了三元共聚物NJ-I和WH-1。这两种相似的处理剂在淡水、复合盐水、海水钻井液中具 有良好的降滤失效果,与常规处理剂配伍性良好,并且易于维护。NJ-I和WH-I均具有良好 的耐温性,抗温可达220°C,而且具有良好的抗钙镁性能,在质量分数为12%的氯化钙钻井 液体系中仍能有效控制失水。NJ-I在现场多口井中试验应用,均取得了良好效果。
[0018] 王庆(王庆、刘福胜、于世涛等,耐温型降滤失剂AMPS/AM/AA三元共聚物的合成, 青岛科技大学学报(自然科学版),2008, 29(1) :30-33)采用水溶液聚合得到了 AMPS/AM/AA 的三元共聚物,150°C高温老化前后滤失数据表明该聚合物具有一定的抗温性。马贵平等以 超浓反相乳液聚合物法制备了 AA/AM/AMPS三元共聚物。加入淡水基浆中滤失量为12. 2mL, 还具有一定的耐温抗盐性。
[0019] 赵俊峰等(赵俊峰、张克勤、孔德强等,有机??圭抗1?温钻井液体系的室内研究,钻 井液与完井液,2005, 22 (增):5-7)以AMPS、AM、AA和NVP4种单体为原料,合成了其四元线 性共聚物OCL-JB。这种降滤失剂在降低钻井液滤失量的同时,兼具调节钻井液流型的功能, 抗温在180°C以上。他们在OCL-JB基础上通过与腐殖酸衍生物复配制得OCL-JA,OCL-JA较 OCL-JB抗温性能更强,可达200°C以上,而且OCL-JA黏度效应不明显,与其他钻井液处理剂 配伍性良好。室内实验表明,利用OCL-JA和OCL-JB配置的有机硅抗高温钻井液体系具有 很好的页岩抑制性、润滑性和井眼稳定性,其滤失量小,滤饼薄且致密,可有效防止钻头泥 包;另外该钻井液体系还具有携岩能力强、流变性易控的特点;在高矿化度下,钻井液性能 稳定,而且体系无荧光、无毒,适用于深井钻探且符合环保要求。
[0020] 傅连峰等(傅连峰、毛树亮,耐温抗盐降滤失剂JLS-I的研究,中国高新技术企业, 2008,(16) :75-76)以AM、AMPS、复合阳离子单体HDMDAAC为原料,采用水溶液聚合法合成了 JLS-I三元共聚物。研究表明,JLS-I配置的淡水泥浆和复合盐水泥浆在220°C下老化16h 后其失水分别为5. 8mL和4. 6mL,并且老化前后失水变化很小,说明JLS-I具有出众的耐温 和降滤失性能。
[0021] 3、润滑剂专利
[0022] CN101486896A公开了采用长链有机酸、合成酯、乳化剂和基础油四组分得到了在 高密度钻井液中可以采用的润滑剂。
[0023] CN101423752A公开了仅采用油相和非离子表面活性剂两组分制备得到在水基钻 井液中分散性好、粒径细小的润滑剂,粘附系数降低率可以达到60%以上。
[0024] CNlO 1948677A公开了采用固体石墨和聚氧乙烯基醚得到了无荧光润滑剂,可以消 除润滑剂对地质录井的干扰。
[0025] CN101735778A公开了采用白油、脂肪酸甲酯、磷酸酯、多元酯、油性极压剂以及非 离子表面活性剂0P-10和司盘
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