专利名称：一种超高密度钻井液用分散剂、制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油钻井领域，进一步地说，是涉及一种超高密度钻井液用分散剂、制备方法及应用。
背景技术：
随着国内外油气勘探开发的不断深入，钻遇地层日益复杂，所钻深井、超深井增多，超高密度钻井液的应用越来越受到重视。为提高钻井液密度而加入的大量加重材料，会严重影响钻井液的性能。以密度4. 2g/cm3的重晶石配制密度2. 4g/cm3以上的钻井液，其加重材料体积分数占到钻井液总体积的50 %左右，高固相含量使钻井液内摩擦增大、粘度和切力上升、剪切稀释性变差，且滤饼质量变差，极易造成卡钻事故。
在钻井液中起稀释分散作用的处理剂主要有两大类一类是改性的天然聚合物， 如丹宁碱液、栲胶碱液、磺甲基丹宁、铁铬盐等，可用于分散型钠膨润土钻井液，此类稀释剂来源广、价格低。其中丹宁、栲胶类在浅井低温、淡水泥浆中稀释效果很好。铁铬盐具有良好的稳定性，但含有铬离子，污染环境。另一类是合成高分子类，如聚丙烯酸盐及其衍生物 X-40系列、两性离子聚合物XY系列、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物(SSMA)等，以及最近发展起来的含硅、氟的硅氟降粘剂SF-1、有机硅稀释剂GX-1等，它们对分散型钠膨润土钻井液及聚合物钻井液均有良好的稀释降粘效果，但所用原料价格昂贵，产品成本高，不利于大面积推广应用。
上述稀释分散剂在现场应用中表现出一定的稀释降粘能力，特别是针对密度不是很闻的水基钻井液，在一定程度上解决了在深井、闻温或遇到污染后钻井液粘、切升闻的问题。但是在高密度钻井液，尤其是超高密度钻井液中，这些处理剂加入钻井液中降低粘切的效果不好，甚至不起作用。主要原因是
(I)目前改性的天然聚合物类稀释降粘剂主要是作用于粘土颗粒，在粘土颗粒边缘吸附，增加粘土颗粒的水化性能，减弱粘土颗粒间的边-边、边-面结合，从而拆散粘土形成的结构而降低钻井液的粘、切。
(2)合成高分子类稀释降粘剂是通过与大分子聚合物形成稳定的络合物，拆散聚合物之间形成的结构来消除聚合物的提粘效应，且促使大分子聚合物收缩脱水，提高其在粘土颗粒上吸附能力，拆散粘土之间形成的结构从而使聚合物钻井液的粘度降低。
(3)超高密度钻井液中粘土含量较少，其粘、切增高主要是加重剂固相颗粒间摩擦以及固相颗粒与粘土颗粒的相互作用造成的，需要能使加重剂颗粒间的凝聚、摩擦作用减弱、固相颗粒得以均匀分散的分散降粘剂。发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种超高密度钻井液用分散剂、制备方法及应用。能显著改变重晶石等固相加重剂表面性质的分散剂，通过促使加重剂颗粒表面形成水化膜，减小加重剂颗粒间的凝聚作用及摩擦阻力，使所配制的高密度钻井液粘度、切力下降，流动性得到改善，分散稀释效果好、兼具降滤失作用、并且无毒、高效，制备方法简单、易操作。
本发明的目的之一是提供一种超高密度钻井液用分散剂。
由包括以下组分的原料反应而得
木质素 10 40重量份,优选15 30重量份
酹类1. 5 20重量份,优选4 15重量份
磺化剂 2. 5 15重量份,优选5 10重量份
调聚剂 O. 5 5重量份,优选I 4重量份；
催化剂 O. 5 4重量份,优选O. 8 2重量份；
水 100 重量份
所述的木质素为木本木质素和/或草本木质素；
所述的酚类是苯酚、对甲酚、间甲酚中的一种或两种；
所述的磺化剂是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫酸中的一种，优选为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠；其中所述硫酸为浓硫酸或发烟硫酸，优选发烟硫酸；
所述的调聚剂为醛类化合物；优选甲醛或乙醛；
所述的催化剂为胺基磺酸，苯磺酸，阳离子交换树脂中的一种或组合。
所述分散剂是由以下方法制备的所述组分混合均匀，在160 180°C下反应6 IOh后制得。
木质素和酚类在催化剂作用下反应，醛类调聚剂主要是起到木质素和酚类物质之间桥接的作用，决定了所得产物分子量的大小。磺化剂增加了产物的磺酸基团，增强产物的分散效果及抗温抗盐能力。
本发明的目的之二是提供一种超高密度钻井液用分散剂的制备方法。
包括
所述组分混合均匀，在160 180°C下反应6 IOh后制得。
具体地
在水中依次加入所述用量的木质素、苯酚类、磺化剂、调聚剂、催化剂等，搅拌混合均匀后，加入反应釜，于160 180°C下反应6 10h，降温，放料，干燥后制得所述超高密度钻井液用分散剂。
本发明的目的之三是提供一种超高密度钻井液用分散剂在钻井中的应用。
所述超高密度钻井液用分散剂用于不同重晶石加量的高密度和超高密度钻井液中，其用量为2 15重量份数(以钻井液中的水为100重量份计)。
本发明的超高密度钻井液用分散剂能显著降低2. 4 3. Og/cm3的超高密度水基钻井液的粘度和切力，对高密度固相加重剂的分散效果好，兼具降滤失作用，且具有较强的抗盐污染能力。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
按照SY/T 5621-93钻井液测试程序中的规定测定配制的超高密度浆液的100转读数。
抗盐超高密度钻井液的评价方法参照中华人民共和国行业标准ZB/TE13004-90 (钻井液测试程序)。
所用原料如下
对甲苯酚北京化学试剂公司，分析纯；
亚硫酸钠北京化工厂，分析纯；
亚硫酸氢钠北京益利精细化学品有限公司；
甲醛北京化学试剂公司，分析纯；
对甲苯磺酸淄博利科精细化工技术有限公司，工业品；
胺基磺酸广州市信诚贸易有限公司，工业品；
阳离子交换树脂河北树脂厂，工业品；
氢氧化钠北京化工厂，分析纯；
氯化钠北京化工厂，分析纯；
Span-80 :西陇化工股份有限公司，化学纯；
重晶石贵州凯里市龙腾矿业有限公司，密度4. 32g/cm3 ；
白油河北省辛集市景山石油化工厂，工业品；
钠膨润土 胜利油田博友泥浆技术有限责任公司产钻井液试验用钠膨润土；
低粘PAC :淄博技化工有限公司，工业品；
SML-4 :中国石化石油工程技术研究院，工业品；
草本木质素廊坊盛祥龙节能材料有限公司，工业品；
木本木质素廊坊盛祥龙节能材料有限公司，工业品
降滤失剂SML-4，自制，制备方法如下
磺化褐煤28份，甲醛2份，磺酸盐聚合物11份，水100份，将混合均匀后200°C下反应6h，干燥、粉碎后制得褐煤接枝共聚降滤失剂SML-4。
实施例1 :
该超高密度钻井液用分散剂由下述组分的原料制备草本木质素20份，苯酚10份，亚硫酸钠8份，甲醛2份，对甲苯磺酸1. 2份，水100份，混合均匀后160 170°C下反应 8h，干燥后制得分散剂SMS-19A。
盐水加重基浆的配制在300mL蒸馏水中加入12g氯化钠、1. 2g无水碳酸钠，高速搅拌5min,加入24g实验用钠膨润土,高速搅拌20min,在磨口瓶中养护24h,高速搅拌下加入980g重晶石，高速搅拌lOmin，作为盐水加重基浆，测其Φ 读数、密度和滤失量，盐水加重基浆密度应该2. 40±O. 05g/cm3范围内，Φ·数值应在145±10范围内，常温滤失量和 120°C滚动16h滤失量应在120 160mL。
降粘率和滤失量测定取四份盐水加重基浆，一份为常温空白样，高速搅拌IOmin 后测100转读数φ·ω ;第二份基浆加入13g样品，高速搅拌IOmin后测100转读数Φ1(ι(ι(2) 和常温滤失量；第三份基浆高速搅拌IOmin后于120°C滚动16h，待冷后高速搅拌5min， 测100转读数Φ·(3);第四份基浆中用玻璃棒搅拌下加入13g样品，高速搅拌IOmin后于 120°C滚动16h，冷却后高速搅拌5min，测100转读数Φ1(ι(ι⑷和常温滤失量。按下式计算盐水浆的常温和120°C /16h老化后的降粘率
权利要求
1. 一种超高密度钻井液用分散剂，其特征在于由包括以下组分的原料反应而得木质素10 40重量份酚类1.5—20重量份磺化剂2.5 15重量份调聚剂0.5—5重量份催化剂0.5—4重量份水100重量份所述的木质素为木本木质素和/或草本木质素；所述的酚类是苯酚、对甲酚、间甲酚中的一种或两种；所述的磺化剂是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫酸中的一种；所述的调聚剂为醛类化合物；所述的催化剂为胺基磺酸，苯磺酸，阳离子交换树脂中的一种或组合。
2.如权利要求1所述的超高密度钻井液用分散剂，其特征在于所述调聚剂为甲醛或乙醛。
3.如权利要求1所述的超高密度钻井液用分散剂，其特征在于所述的磺化剂为亚硫酸钠或亚硫酸氢钠。
4.如权利要求1所述的超高密度钻井液用分散剂，其特征在于以水为100重量份计，木质素15 30重量份酚类4 15重量份磺化剂5 10重量份调聚剂I 4重量份催化剂0.8—2重量份。
5.如权利要求1所述的超高密度钻井液用分散剂，其特征在于所述分散剂是由以下方法制备的所述组分混合均匀，在160 180°C下反应6 IOh后制得。
6.—种如权利要求1 5之一所述的超高密度钻井液用分散剂的制备方法,包括所述组分混合均匀，在160 180°C下反应6 IOh后制得所述超高密度钻井液用分散剂。
7.一种如权利要求1 5之一所述的超高密度钻井液用分散剂在钻井中的应用，其特征在于以钻井液中的水为100重量份计，所述超高密度钻井液用分散剂的用量为2 15重量份数。
全文摘要
本发明公开了一种超高密度钻井液用分散剂、制备方法及应用。所述分散剂由包括以下组分的原料反应而得木质素10～40，酚类1.5～20，磺化剂2.5～15，调聚剂0.5～5，催化剂0.5～4，水100份。所述方法包括所述组分混合均匀，在160～180℃下反应6～10h后制得所述超高密度钻井液用分散剂。本发明所述的分散剂应用于超高密度钻井液中，能显著改变重晶石等固相加重剂表面性质的分散剂，通过促使加重剂颗粒表面形成水化膜，减小加重剂颗粒间的凝聚作用及摩擦阻力，使所配制的高密度钻井液粘度、切力下降，流动性得到改善，并且无毒、高效，制备方法简单、易操作。
文档编号C08H7/00GK103013459SQ20111030129
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者杨小华, 林永学, 王琳, 蔡利山, 王显光, 柴龙, 董晓强, 李舟军, 梅春桂, 任立伟 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院