专利名称：水基钻井液用降滤失剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种降滤失剂及其制备方法，尤其涉及一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法。
背景技术：
尽管国内外对钻井液用降滤失剂进行了大量研究，研制了改性纤维素、淀粉类、腐殖酸类、木质素类及单宁类、聚合物类等多种降滤失剂，并在不同油气田钻探中取得了大量的应用成果。例如，中国专利号“ 201010172409. 3”公开了一种钻井液用抗高温抗盐降滤失剂的制备方法，
公开日为2011. 01.沈，其包括以下步骤原料准备2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、褐煤、水、引发剂和辅料的质量之比为2-3 5-7 7-10 15-20 0.1-0.2 0. 1-0.2 25-30;配制母液将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺分别加入到水中，然后保持溶液温度为50-70°C的情况下加入褐煤；聚合在搅拌的条件下向母液中加入氧化引发剂，反应lh，再加入还原引发剂，反应Ih ；添加辅料；烘干，粉碎将得到的混合物在95-105 °C的条件下烘干。但是随着石油勘探技术的不断发展，钻探难度大的高温深井、复杂井、水平井成为必然趋势，这就对降滤失剂提出了更高的要求。现有技术中的钻井液用降滤失剂普遍存在如下不足一、抗污染性能较低、高密度条件下抗温性能差、易稠化等缺点。二、目前使用的降滤失剂剂品种繁多，价格昂贵并且抗高温、抗钙镁离子污染的性能较差。三、目前高温高压井多使用磺化类钻井液降滤失剂，磺化材料抗温能力相对较弱，用量大致使总费用较高，磺化材料高温条件下分解，带来环境污染问题，同时磺化材料抗温能力较弱也会造成钻井液体系抗温能力不足，高温高压滤失量较大，引起井壁失稳导致井下事故的发生。另外，在钻探过程中面临着高地温梯度、高地层压力系数、盐膏层钻进等技术难题。土库曼斯坦南约洛坦气田盐膏层段处于上侏罗系克里米德氏组，埋深3400 4100m，属海相沉积、沉积环境较新，岩性主要以石膏、盐岩为主，含少量不同性质的泥岩；地层交结疏松、分散性强，且存在地层蠕动；含有高压油、气及盐水等，地层压力和温度都较高。此前该区块已经进行过大量钻探工作，但因地质条件复杂，事故频繁，有2/3的井报废，只有1/3的井钻达目的层。而报废的井中，盐膏层卡钻、井喷等工程事故报废的占一半。在南约洛坦区块，1966年开始钻探工作，至今共钻探井27 口，报废15 口，仅15井、16井周围就有12 口井因为高压盐水层地层蠕动导致报废。这些都要求钻井液降滤失剂必须同时具备良好的抗温性能、抗钙、镁离子污染性能以及高密度下的降滤失性能。采用现有的钻井液用降滤失剂还不能满足上述复杂地质条件中的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有钻井液用降滤失剂存在的上述问题，提供一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法，本发明生物毒性低，抗钙、镁离子污染性能强，抗温性能好，满足盐膏层钻井对钻井液处理剂的要求，同时在高密度条件下仍然具有良好的降滤失效
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种水基钻井液用降滤失剂，其特征在于，包括如下组份丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠，且各组份含量的质量比为丙烯酰胺30% 40%, 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10% 20%，马来酸酐20% 30%，烯丙基磺酸钠20% 40%，引发剂0. 1% 0. 2%，余量为水。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和亚硫酸氢钠之中的一种或两种按任意比例的混合物。所述降滤失剂的pH值为4 5。一种水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤按比例在水中依次加入丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，调节pH值为4 5，搅拌均勻后在温度为60°C 80°C时，加入马来酸酐和烯丙基磺酸钠，再通入氮气25— 35min后搅拌并均勻加入引发剂，搅拌反应1一2h，冷却至室温，烘干、粉碎后，制得水基钻井液用高温降滤失剂。所述通入氮气的量为反应釜体积的2-3倍。所述的冷却后在100°C 110°C下烘干至含水率低于8%。所述粉碎为粉碎到200-350目。所述的pH值是采用氢氧化钠溶液调节。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠之中的一种或两种任意比例的混合物。采用本发明的优点在于
一、本发明包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠，且各组份含量的质量比为丙烯酰胺30% 40%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10% 20%，马来酸酐20% 30%，烯丙基磺酸钠20% 40%，引发剂0. 1% 0. 2%，余量为水，采用此降滤失剂生物毒性低，属于环保型，降滤失性能好，配伍性佳，抗温性强，抗钙、镁离子污染性能好，在高密度钻井液中能抗温至少200°C，无稠化现象且不影响钻井液的性能，用量少。二、本发明可应用于高压、高温或钻遇盐膏层的探井、深井及水平井，可以起到良好的降滤失作用。三、采用本发明的降滤失剂，能同时具备良好的抗温性能、抗钙、镁离子污染性能以及高密度下的降滤失性能。四、本发明可应用于土库曼斯坦南约洛坦气田，可钻穿400 500m厚的盐膏层，且井底压力、温度均较高，应用井段钻井液密度可达2. 6g/cm3,应用井段地层温度可达200°C。五、采用本发明中的方法，制备方法和所需设备条件简单，易于实施，既能满足特殊井钻井施工过程中对钻井液降滤失剂要求，又能大幅度降低钻井液成本，获得良好的经济效益和社会效益，很值得推广应用。
具体实施例方式实施例1
丙烯酰胺35%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20%，马来酸酐25%，烯丙基磺酸钠20%，引发剂0. 1% 0. 2%，其余是水(均为质量比)。按照加料次序在密闭反应釜中最先加入适量的水以及丙烯酰胺35%，2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20%，开始搅拌，使用氢氧化钾溶液调节PH值4 5，充分搅拌，使原料溶解到水中，使反应釜温度加热到60°C 70°C，维持恒温，加入马来酸酐以及烯丙基磺酸钠。通入氮气30min后，通入氮气的量为反应釜体积的2倍，搅拌并缓慢均勻加入引发剂0. 1%，搅拌反应lh，停止维持恒温。使之自然冷却至室温后，于100°C 110°C下烘干，烘干至含水率低于8%，再粉碎到200-350目。即制得本发明的水基钻井液用高温降滤失剂。对本实施例中的水基钻井液用高温降滤失剂的测试试验
本试验测试200°C XWh热滚后体系流变性及高温高压滤失性能，确定降滤失剂的最佳加量。钻井液配方如下高温降滤失剂+0. 2%Na0H+25%NaCl+3. 0%膨润土 +加重材料，评价降滤失剂高温降滤失性能。测试1 本实施例的降滤失剂样品的高温降滤失性能测定
分别将生产样品在1. 0%、1· 5%、2· 0%、2· 5%及3. 0%用量下，钻井液200°C X16h热滚后，测试了钻井液样品的流变性及高温高压滤失量，结果见表1。表1 高温降滤失性能
权利要求
1.一种水基钻井液用降滤失剂，其特征在于，包括如下组份丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠，且各组份含量的质量比为丙烯酰胺30% 40%, 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10% 20%，马来酸酐20% 30%，烯丙基磺酸钠20% 40%，引发剂0. 1% 0. 2%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的水基钻井液用降滤失剂，其特征在于所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和亚硫酸氢钠之中的一种或两种按任意比例的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的水基钻井液用降滤失剂，其特征在于所述降滤失剂的PH值为4 5。
4.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤按比例在水中依次加入丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，调节pH值为4 5，搅拌均勻后在温度为60°C 80°C时，加入马来酸酐和烯丙基磺酸钠，再通入氮气25—35min后搅拌并均勻加入引发剂，搅拌反应1一2h，冷却至室温，烘干、粉碎后，制得水基钻井液用高温降滤失剂。
5.根据权利要求4所述的水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于所述通入氮气的量为反应釜体积的2-3倍。
6.根据权利要求4或5所述的水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于所述的冷却后在100°C 110°C下烘干至含水率低于8%。
7.根据权利要求6所述的水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于所述粉碎为粉碎到200-350目。
8.根据权利要求4、5或7所述的水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于所述的PH值是采用氢氧化钠溶液调节。
9.根据权利要求8所述的水基钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠之中的一种或两种任意比例的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法，水基钻井液用降滤失剂包括如下组份丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠，且各组份含量的质量比为丙烯酰胺30%～40%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10%～20%，马来酸酐20%～30%，烯丙基磺酸钠20%～40%，引发剂0.1%～0.2%，余量为水。本发明生物毒性低，抗钙、镁离子污染性能强，抗温性能好，满足盐膏层钻井对钻井液处理剂的要求，同时在高密度条件下仍然具有良好的降滤失效果。
文档编号C08F220/56GK102585784SQ20111045454
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者刘伟, 吴满祥, 崔贵涛, 张小平, 李华伟, 李博, 李慧升, 杨斌, 林海, 王京光, 王勇强, 董宏伟, 赵向阳, 郑玉辉, 黎金明 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司