专利名称：钻井液用抗温降粘剂的制作方法
背景技术：
在钻井过程中，由于大量的土质不断地被钻头切屑下来，溶解在钻井液中，粘土颗粒之间形成的网状结构，造成固相含量增高，导致钻井液粘度增大，流动性和泥浆性能变差，钻头受到的阻力增大，引起卡钻等事故的发生。由于钻井液用降粘剂的吸附基团优先吸附在粘土颗粒边缘水化较弱的地方，亲水基的水化层削弱或拆散粘土颗粒之间形成网状结构，放出自由水。降粘剂吸附于钻屑表面，抑制钻屑水化膨胀和分散，降低钻井液的切力和粘度，增加流动性，所以降粘剂对调节钻井液流变性起着非常重要的作用。
目前，常用的降粘剂有天然原料为基础的降粘剂改性木质素磺酸盐、改性栲胶类和改性单宁、以木质素、栲胶共改性类，其通用性、降粘效果良好，但耐温低，抗盐性差，用量较大，使用量为1％-5％。
无机降粘剂无机磷酸盐类、有机磷酸盐类，其通用性、配伍性降粘效果良好，但耐温低，维护时间短，用量较大，使用量为0.5％-1.5％。
聚合物降粘剂丙烯酸共聚物类、水解丙烯腈共聚物类、含磺酸基团的聚合物降粘剂、含阳离子基团的聚合物降粘剂等，其抗温性、抗盐性好，用量少，降粘效果较好，但需要严格控制pH值，生产成本高，生产工艺复杂，使用量为0.3％-1％。
正电胶钻井液降粘剂由Na-HPAN和NH3-HPAN以及分子结构中含有大量荷负电的吸附基团的其它低分子量聚合物，其既降粘又具有抑制性，但配合正电胶泥浆使用，有选择性，使用量为0.5％-1.5％。
由有机硅单体、聚丙烯腈、有机锡和氟代烃共聚类；抗温性、抗盐性、抗钙性好，降粘效果好。但生产成本高，生产工艺较杂，用量高，使用量为1％-3％。
针对目前钻井用抗温降粘剂存在的问题本发明在经过多年的试验和研究中，研制了一种在高固相、高密度钻井过程中，性能稳定，静止时钻井液凝胶强度低，不影响恢复钻井，使用量少，成本低，对泥浆维持作用长，维护工作量小，且无毒、无污染，在自然环境中可无毒分解的钻井用抗温降粘剂。
发明内容
本发明目的在于，研制的钻井用抗温降粘剂由天然腐植酸与有机硅化合物经过共聚、磺化等反应制成。腐植酸类降粘剂在粘土颗粒边缘上吸附，增加粘土颗粒水化性能，拆散粘土颗粒边-边、边-面结合，结合有机硅化合物(化学结构为聚合物高分子直链型，空间结构整齐向外排列甲基基团，具有耐温稳定性和疏水特性)拆散聚合物高分子与粘土颗粒之间的结构，完全消除高分子聚合物的提粘特性。本发明抗温降粘剂适用于各种水基钻井泥浆体系，降粘效果好，改善钻井液流动性效果显著，具有优异的抗高温(使用温度在180℃以上)、抗盐性能，抑制水敏性地层膨胀、垮塌等作用。在高固相、高密度钻井过程中，性能稳定，静止时钻井液凝胶强度低，不影响恢复钻井，使用量少，成本低，对泥浆维持作用长，维护工作量小，且无毒、无污染，在自然环境中可无毒分解。
本发明所述的钻井液用抗温降粘剂，是由甲基硅酸、甲基高沸硅酸、氢氧化钠、腐植酸、丙烯磺酸钠、无水亚硫酸纳、甲醛、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷组成，以弱酸、碱反应分两步进行、共聚反应、磺化反应、乳化分散及干燥步骤制成，其中各组份的比例为以5吨反应釜为基数，在弱酸、碱反应中分两步进行第一步水∶氢氧化钠∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12；第二步水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2；共聚反应中甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠∶无水亚硫酸钠∶甲醛∶聚二甲基硅氧烷∶聚醚改性二甲基硅氧烷＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6∶14-15∶14-15∶3-4。
钻井液用抗温降粘剂的制备方法，按下列步骤进行a、弱酸、碱反应分两步进行；；按水∶氢氧化钠∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12的比例，将水加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠搅拌至溶解，再加入甲基硅酸，升温至80℃，控制温度80℃-90℃，反应1h，生成无色或微黄色透明甲基硅醇钠液体；按水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，将水加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠搅拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸，升温至115℃，控制温度115℃-125℃，反应1-2h，生成微黄色甲基高沸硅醇钠液体；b、共聚反应按甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，将甲基高沸硅醇钠加入反应釜中，开动搅拌，分别加入甲基硅醇钠、腐植酸，升温至85℃，控制温度85℃-95℃，反应1-2h，再加入丙烯磺酸钠，于温度85℃-95℃，反应2-3h；c、磺化反应按14-15∶14-15的比例加入无水亚硫酸钠、甲醛，维持控制温度85℃-95℃，反应3-4h；d、乳化分散按3-4∶3-4比例加入聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷混合乳化液体，控制温度95℃-105℃，进行乳化分散反应1-2h；e、干燥、粉碎、包装即可。
参见附1为本发明成品工艺流程2为本发明甲基硅醇钠工艺流程3为本发明甲基高沸硅醇钠工艺流程图具体实施方式
实施例1a、弱酸、碱反应分两步进行；按水∶氢氧化钠∶甲基硅酸的比例，将水18加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠11搅拌至溶解，再加入甲基硅酸10，升温至80℃，控制温度80℃，反应1h，生成无色或微黄色透明甲基硅醇钠液体；；按水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸的比例，将水5加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠5.0搅拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸2.8，升温至115℃，控制温度115℃，反应1h，生成微黄色甲基高沸硅醇钠液体；b、共聚反应按甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠的比例，将甲基高沸硅醇钠100加入反应釜中，开动搅拌，分别加入甲基硅醇钠60、腐植酸78，升温至85℃，控制温度85℃，反应1h，再加入丙烯磺酸钠5，于温度85℃，反应2h；c、磺化反应分别加入无水亚硫酸钠14、甲醛14，维持控制温度85℃，反应3h；d、乳化分散再分别加入高分子链聚二甲基硅氧烷3、聚醚改性二甲基硅氧烷3混合乳化液体，控制温度95℃，进行乳化分散反应1h；e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通过直径2.00mm的标准筛余量小于5％)、包装即可，使用量为0.3％-1％。
实施例2a、弱酸、碱反应分两步进行；按水∶氢氧化钠∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12的比例，将水20加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠12搅拌至溶解，再加入甲基硅酸11，升温至80℃，控制温度85℃，反应1.5h，生成无色或微黄色透明甲基硅醇钠液体；；按水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，将水6加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠5.3搅拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸3.0，升温至115℃，控制温度120℃，反应1.5h，生成微黄色甲基高沸硅醇钠液体；b、共聚反应按甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，将甲基高沸硅醇钠110加入反应釜中，开动搅拌，分别加入甲基硅醇钠63、腐植酸80，升温至85℃，控制温度90℃，反应1.5h，再加入丙烯磺酸钠5.5，于温度90℃，反应2.5h；c、磺化反应分别加入无水亚硫酸钠14.5、甲醛14.5，维持控制温度90℃，反应3.5h；d、乳化分散再分别加入高分子链聚二甲基硅氧烷3.5、聚醚改性二甲基硅氧烷3.5混合乳化液体，控制温度100℃，进行乳化分散反应1.5h；
e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通过直径2.00mm的标准筛余量小于5％)、包装即可，使用量为0.3％-1％。
实施例3a、弱酸、碱反应分两步进行；按水∶氢氧化钠∶甲基硅酸的比例，将水22加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠13搅拌至溶解，再加入甲基硅酸12，升温至80℃，控制温度90℃，反应2h，生成无色或微黄色透明甲基硅醇钠液体；；按水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸的比例，将水7加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠5.5搅拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸3.2，升温至115℃，控制温度125℃，反应2h，生成微黄色甲基高沸硅醇钠液体；b、共聚反应按甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠的比例，将甲基高沸硅醇钠120加入反应釜中，开动搅拌，分别加入甲基硅醇钠65、腐植酸83，升温至85℃，控制温度95℃，反应1h，再加入丙烯磺酸钠6，于温度95℃，反应3h；c、磺化反应分别加入无水亚硫酸钠15、甲醛15，维持控制温度95℃，反应4h；d、乳化分散再分别加入高分子链聚二甲基硅氧烷4、聚醚改性二甲基硅氧烷4混合乳化液体，控制温度105℃，进行乳化分散反应2h；e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通过直径2.00mm的标准筛余量小于5％)、包装即可，使用量为0.3％-1％。
实施例4
a、弱酸、碱反应分两步进行；按水∶氢氧化钠∶甲基硅酸的比例，将水21加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠11搅拌至溶解，再加入甲基硅酸12，升温至80℃，控制温度87℃，反应1h，生成无色或微黄色透明甲基硅醇钠液体；；按水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，将水6.5加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠5.3搅拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸3.1，升温至115℃，控制温度115℃，反应1.5h，生成微黄色甲基高沸硅醇钠液体；b、共聚反应按甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，将甲基高沸硅醇钠115加入反应釜中，开动搅拌，分别加入甲基硅醇钠63、腐植酸81，升温至85℃，控制温度88℃，反应1h，再加入丙烯磺酸钠6，于温度88℃，反应2.5h；c、磺化反应分别加入无水亚硫酸钠14、甲醛15，维持控制温度88℃，反应3h；d、乳化分散再分别加入高分子链聚二甲基硅氧烷4、聚醚改性二甲基硅氧烷4混合乳化液体，控制温度98℃，进行乳化分散反应2h；e、干燥(含水量小于15％)、粉碎(未通过直径2.00mm的标准筛余量小于5％)、包装即可，使用量为0.3％-1％。
权利要求
1.一种钻井液用抗温降粘剂，其特征在于是由甲基硅酸、甲基高沸硅酸、氢氧化钠、腐植酸、丙烯磺酸钠、无水亚硫酸纳、甲醛、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷组成，以弱酸、碱反应、共聚反应、磺化反应、乳化分散及干燥步骤制成，其中各组份的比例为以5吨反应釜为基数重量比，在弱酸、碱反应中分两步进行第一步水∶氢氧化钠∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12；第二步水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2；共聚反应中甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠∶无水亚硫酸钠∶甲醛∶聚二甲基硅氧烷∶聚醚改性二甲基硅氧烷＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6∶14-15∶14-15∶3-4∶3-4。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗温降粘剂的制备方法，其特征在于按下列步骤进行a、弱酸、碱反应分两步进行；；按水∶氢氧化钠∶甲基硅酸＝18-22∶11-13∶10-12的比例，将水加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠搅拌至溶解，再加入甲基硅酸，升温至80℃，控制温度80℃-90℃，反应1-2h，生成无色或微黄色透明甲基硅醇钠液体；按水∶氢氧化钠∶甲基高沸硅酸＝5-7∶5.0-5.5∶2.8-3.2的比例，将水加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入氢氧化钠搅拌至溶解，再加入甲基高沸硅酸，升温至115℃，控制温度115℃-125℃，反应1-2h，生成微黄色甲基高沸硅醇钠液体；b、共聚反应按甲基高沸硅醇钠∶甲基硅醇钠∶腐植酸∶丙烯磺酸钠＝100-120∶60-65∶78-83∶5-6的比例，将甲基高沸硅醇钠加入反应釜中，开动搅拌，分别加入甲基硅醇钠、腐植酸，升温至85℃，控制温度85℃-95℃，反应1-2h，再加入丙烯磺酸钠，于温度85℃-95℃，反应2-3h；c、磺化反应按14-15∶14-15的比例加入无水亚硫酸钠、甲醛，维持控制温度85℃-95℃，反应3-4h；d、乳化分散按3-4∶3-4比例加入聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷混合乳化液体，控制温度95℃-105℃，进行乳化分散反应1-2h；e、干燥、粉碎、包装即可。
全文摘要
本发明涉及一种钻井液用抗温降粘剂，是由天然腐植酸与有机硅化合物经过共聚、磺化等反应制成，腐植酸类降粘剂在粘土颗粒边缘上吸附，增加粘土颗粒水化性能，拆散粘土颗粒边－边、边－面结合，结合有机硅化合物，拆散聚合物高分子与粘土颗粒之间的结构，完全消除高分子聚合物的提粘特性。该抗温降粘剂适用于各种水基钻井泥浆体系，降粘效果好，改善钻井液流动性效果显著，具有优异的抗高温，抗盐性能，抑制水敏性地层膨胀、垮塌等作用。在高固相、高密度钻井过程中，性能稳定，静止时钻井液凝胶强度低，不影响恢复钻井，使用量少，成本低，对泥浆维持作用长，维护工作量小，且无毒、无污染，在自然环境中可无毒分解。
文档编号C09K8/035GK1807542SQ20051013379
公开日2006年7月26日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者谭光伟 申请人:新疆三精德润科技有限公司