[其他]腐植酸硅系泥浆调整剂的制备方法

说明书

本发明涉及一系列腐植酸硅系泥浆调整剂的制备方法；所说的调整剂可用于石油、天然气或地热钻井过程中，它是由风化煤或褐煤或其混合物的硝化产物或提纯腐植酸与卤代硅烷反应的产物，用这种调整剂处理后的泥浆具有良好的抗高温流变性、降失水效果、润滑性并且兼有亲水和疏水两种性能，尤其是对抑制页岩水化膨胀及构造应力引起的井壁剥落，坍塌有良好的效果。

本发明属于钻井泥浆的改性技术，更具体地说是涉及一系列制备腐植酸硅系泥浆调整剂的方法。

在钻井过程中可能遇到各种复杂地层，为了保持井径规则，防止或减少井下事故，以取得安全，快速钻进，在易坍塌地层的钻探中需要加入具有防塌性能的泥浆调整剂。传统的方法有在泥浆中加水玻璃，其缺点是电阻率低，给电测井带来困难，水玻璃调整的泥浆还有失水大，泥饼厚而脆等弊病。用粘土、石油、煤碱剂、硅酸钠、聚丙烯酰胺和水组成的复配泥浆体系，其稳定井壁的性能不佳。此外由于含有石油除了会引起环境污染外还造成能源的白白浪费。苏联专利SU899，626为了提高水玻璃的电阻率及其稳定井壁的性能，在上述泥浆体系中复配有机硅液体取代石油。这种泥浆体系的组成主要是粘土，聚丙烯酰胺、水玻璃和水。从泥炭褐煤抽提出的腐植酸改性产物如腐植酸钾褐煤树脂以及磺化木质素酚醛树脂已应用于水敏性页岩的钻井。SU897.832介绍了有机卤代硅烷经水解加工的产物如烷基或苯基硅醇钠。SU924.081介绍了烷基硅醇钠存在下的苯酚、甲醛、磺化硝基腐植酸缩合产物的泥浆调整剂，在复杂地层的钻井中得到应用。上述泥浆调整剂的缺点是需要与价格昂贵的高聚物复配。若单独使用卤代硅烷的水介产物等有机硅类液体调整剂，其抗高温流变性及降失水效果不好，既使与合成高聚物复配使用，其热稳定性也比较差。卤代硅烷水介产物的另一缺点是含水量，PH过高，有效成份含量太低。

为了克服上述泥浆调整剂的缺点和不足，本发明的任务在于提出一种兼有腐植酸和有机硅二者特点的适用于易水化坍塌的复杂地层钻探使用的防塌泥浆调整剂的制备方法。本发明的泥浆调整剂具有良好的抗高温泥浆流变性。降失水效果、润滑性能，并兼有亲水和疏水两种性能。尤其对抑制页岩水化膨胀及构造应力引起的井壁剥落、坍塌有良好的效果。

本发明的主要技术特征在于使用廉价的风化煤或褐煤或其混合物的硝化产物或提纯腐植酸为主体原料。采用干法或溶剂法（苯、甲苯、二甲苯、乙醚）与烷基或苯基卤代硅烷反应。相继步骤如下：

（一）过滤、水洗反应产物至无Cl或不经这一步;

（二）在滤饼中加入2-3倍或5-10倍的水;

（三）在加热、搅拌条件下，逐渐加入浓碱或固碱使PH稳定至8-11;

（四）干燥成粉状产品或不经干燥浓缩成含水50-60W%的糊状产品;

亦可采用另外一种制备方法：如上述反应后，在产物中注入20W%-30W%的水（对产物），搅拌5-10分钟，过滤水洗至无Cl^-1，制成A-1剂或者不经水洗直接制成A-2剂。

用此种方法制成的A-1剂或A-2剂在使用时尚须加入B剂（碱液），控制其PH为9-11。

表1是本发明的湿浆调整剂与对比例甲基硅醇钠、磺化褐煤及腐殖酸钾以3%的添加量加入浓度为10%的粘土基浆中，经200℃老化16小时后，冷却至室温，按API方法测得的泥浆性能。

为了对比本发明的调整剂与已有技术泥浆调整剂对泥浆性能的影响，在每一批的泥浆制备中，其它条件都相同，只改变调整剂的种类。对比结果表明，用有机硅改性的腐植酸泥浆调整剂具有良好的抗高温流变性和降失水效果，明显优于对比例的甲基硅醇钠、磺化褐煤、腐植酸钾。

表2为不同煤种的反应产物，以2%添加量加入到10%粘土基浆经200℃8小时老化后，冷却至室温按上述方法测定的泥浆性能。

表3给出了抑制页岩水化性能的评价指标-页岩回收率。这是评价防塌泥浆调整剂性能的一项有用指标。评价实验的条件如下：