一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂及其制备方法

本发明涉及石油钻井工程油田化学，尤其涉及一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国石油勘探开发不断向深层油气进军，高温深井已成为未来油气勘探开发的主战场。在深井以及超深井钻进过程中，由于井下存在的高温高压，对钻井液的性能提出了巨大的挑战，高温条件下钻井液处理剂的耐温能力不足而导致钻井液增稠或失去黏度，地层高压环境下，需要更高的钻井液密度来平衡地层压力，而高密度钻井液的黏度控制问题一直以来都是一大难题，尤其是钻遇泥岩地层时，黏土侵入到钻井液中造成钻井液黏度急剧上升，甚至难以流动，钻井工作被迫中止。

2、为解决高温深井钻井液的耐高温和高密度的问题，常常使用降黏剂来保证钻井液的性能稳定或降低黏度，传统的降黏剂主要由铁铬木质素磺酸盐、磺化丹宁、磺化栲胶等天然产物改性而来，这些降黏剂要么含有重金属，要么为含有硫元素的磺化材料。另外一部分降黏剂是由含有磺化基团的单体共聚而来，例如磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物、烯丙基磺酸钠(as)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)共聚物等，其仍然含有硫元素。随着环保要求愈来愈严，含硫的磺化材料在钻井液中应用逐步受到了限制，严重制约着高温高密度水基钻井液的技术进步。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂及其制备方法。本发明提供的钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂降黏效果好，不含硫元素。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂，包括以下质量份数的制备原料：

4、水100～150份，三聚氰胺80～100份，甲醛20～30份，栲胶50～80份，木质素40～60份，马来酸酐20～40份，催化剂0.1～0.3份，三乙醇胺1～3份，醇胺10～20份；所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、异丙醇胺和二异丙醇胺的一种或多种。

5、优选地，所述甲醛为35～40wt％的甲醛水溶液。

6、优选地，所述栲胶为杨梅栲胶、橡椀栲胶和马占相思栲胶中的一种或多种。

7、优选地，所述催化剂为六亚甲基四胺。

8、本发明提供了以上技术方案所述钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂的制备方法，包括以下步骤：

9、将水、甲醛、催化剂、三聚氰胺、栲胶、木质素和三乙醇胺混合进行缩聚反应，得到缩聚产物溶液；

10、将所述缩聚产物溶液与马来酸酐混合进行第一酰胺化反应，得到酰胺化产物溶液；

11、将所述酰胺化产物溶液与醇胺混合进行第二酰胺化反应，得到所述钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂。

12、优选地，所述水、甲醛、催化剂、三聚氰胺、栲胶、木质素和三乙醇胺混合的方法为：

13、将水、甲醛和催化剂进行第一混合，得到第一混合液；

14、在所述第一混合液中加入三聚氰胺，进行第二混合，得到第二混合液；

15、在所述第二混合液中依次加入栲胶、木质素和三乙醇胺，进行第三混合。

16、优选地，所述缩聚反应的温度为60～70℃，时间为3～4h。

17、优选地，所述第一酰胺化反应的温度为60～70℃，时间为0.5～1h。

18、优选地，所述酰胺化产物溶液与醇胺混合的时间为1～1.5h。

19、优选地，所述第二酰胺化反应的温度为150～170℃，时间为8～12h。

20、本发明提供了一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂，包括以下质量份数的制备原料：水100～150份，三聚氰胺80～100份，甲醛20～30份，栲胶50～80份，木质素40～60份，马来酸酐20～40份，催化剂0.1～0.3份，三乙醇胺1～3份，醇胺10～20份；所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、异丙醇胺和二异丙醇胺的一种或多种。在本发明中，三聚氰胺、栲胶和木质素在甲醛的作用下，原料之间发生缩聚反应形成大分子，三聚氰胺的环状结构能够提高缩聚物的刚性，为降黏剂的抗温性能提供保障；并且栲胶、木质素与三聚氰胺发生缩聚反应后，进一步提高了大分子结构，当钻井液中的粘土或增黏的其它固相颗粒发生吸水后，流动相的水相对减少，而颗粒间的内摩擦力增大，宏观表现为黏度升高，三聚氰胺树脂降黏剂可定向吸附在黏土颗粒或其它固相颗粒上，将水释放为流动相，从而降低钻井液的黏度。在本发明中，三乙醇胺在缩聚反应时提供有机碱，保证缩聚反应在碱性条件下进行；马来酸酐与三聚氰胺的胺基进行氢置换酰胺化反应，为三聚氰胺增加了外露的羧基；缩聚而成的大分子中马来酸酐裸露的羧基与醇胺的胺基进行酰胺化反应，反应后的胺基具有良好的吸附性，能够与钻井液中其它处理剂协同作用，进一步提高抗温性，并且醇胺外裸露的羟基进一步增强了三聚氰胺树脂的亲水性，使其在水基钻井液中更容易分散。

21、本发明提供的钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂具有降黏效果好、抗温性能好、不含硫元素、适用范围广的特点，克服了现有磺化降黏剂难以满足环保要求的难题。实施例结果表明，本发明提供的非磺化三聚氰胺树脂降黏剂耐温高达240℃，降黏率达90％以上，且兼具降滤失效果，高温高压滤失量小于25ml。

技术特征：

1.一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂，其特征在于，包括以下质量份数的制备原料：

2.根据权利要求1所述的钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂，其特征在于，所述甲醛为35～40wt％的甲醛水溶液。

3.根据权利要求1所述的钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂，其特征在于，所述栲胶为杨梅栲胶、橡椀栲胶和马占相思栲胶中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂，其特征在于，所述催化剂为六亚甲基四胺。

5.权利要求1～4任意一项所述钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述水、甲醛、催化剂、三聚氰胺、栲胶、木质素和三乙醇胺混合的方法为：

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述缩聚反应的温度为60～70℃，时间为3～4h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一酰胺化反应的温度为60～70℃，时间为0.5～1h。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述酰胺化产物溶液与醇胺混合的时间为1～1.5h。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二酰胺化反应的温度为150～170℃，时间为8～12h。

技术总结
本发明提供了一种钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂及其制备方法，涉及石油钻井工程油田化学技术领域。本发明提供的钻井液用非磺化三聚氰胺树脂降黏剂包括以下质量份数的制备原料：水100～150份，三聚氰胺80～100份，甲醛20～30份，栲胶50～80份，木质素40～60份，马来酸酐20～40份，催化剂0.1～0.3份，三乙醇胺1～3份，醇胺10～20份；所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、异丙醇胺和二异丙醇胺中的一种或多种。所述非磺化三聚氰胺树脂降黏剂降黏效果好、抗温性能好，且不含硫元素，实例结果表明，所述降黏剂耐温高达240℃，降黏率达90％以上，且兼具降滤失效果，高温高压滤失量小于25mL。

技术研发人员：由福昌,郑延成
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17