[发明专利]一种钻井液用环保型包被剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液用环保型包被剂的制备方法，应用于石油工业的油气田钻井技术领域。

背景技术

包被剂是钻井液体系中使用的一种重要添加剂，能有效地包被钻屑，防止钻屑和泥页岩水化，防止井壁垮塌，有利于井壁稳定，提高钻井速度，同时还有兼有降失水、改善流型及增加润滑性等功能。

目前，国内外研制和使用了聚丙烯酸类聚合物包被剂PAC141、两性离子聚合物包被剂FA367及聚丙烯酰胺钾类包被剂K-PAM等，这些包被剂在各自适用的钻井液体系中表现出了较好的性能，改善了钻井液体系的流变性，但在现场使用过程中，也表现出了一些不足：(1)只适用于某种特定的钻井液体系，如PAC141主要应用于聚合物钻井液体系，对盐水或饱和盐水钻井液体系却不适用；(2)抗温性不够理想，PAC141等几种包被剂抗温最高只能达到150℃，对于深井及超深井，其井下温度有时达到180℃，包被作用降低，甚至失效；(3)抗盐性不够理想，PAC141等几种包被剂在10％NaCl及以上浓度溶液中时，会产生絮体，降低或失去包被作用；(4)环保型指标，如重金属含量，不满足相应国家标准要求。同时，由于包被剂主要采用合成工艺，聚合物分子量高，可生物降解性低。

本发明针是针对现用包被剂所存在的问题而研制开发一种环保型包被剂，它能解决包被剂对不同钻井液的适用性、抗温抗盐性及环保性等问题，在满足钻井工程对包被剂性能的同时，也满足国家相关环保标准要求，从而降低钻井作业结束后废弃钻井液处理的难度与成本。

发明内容

本发明提供一种(1)适用性强，可适用于不同的钻井液体系，如聚合物钻井液，聚磺钻井液，有机盐钻井液，饱和盐水钻井液，海水钻井液等钻井液体系；(2)抗温抗盐性能优良，合成的环保型包被剂抗温性可达170℃，抗盐性可达饱和(36％NaCl)，可满足深井、超深井及海上钻井的对钻井液添加剂的要求；(3)良好的环保性能，重金属满足GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》限值要求；可生物降解，BOD₅/COD≥0.15；急性生物毒性EC₅₀≥30000mg/L的包被剂的制备方法。

本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：

(1)配制引发剂(氧化型和还原型)溶液：分别在95-92mL水中加入5-8g氧化型引发剂A和5-8g还原型引发剂B，搅拌，待引发剂完全溶解后，即得到浓度为5％-8％(wt)的氧化型引发剂A溶液与浓度为5％-8％(wt)的还原型引发剂B溶液。

(2)在烧杯中加入10-40mL水，向水中加入8.0-13.5g非离子单体，搅拌并充分溶解；

(3)加入1.0-5.0g生物聚合物单体，继续搅拌，让其充分溶解；

(4)加入4.0-10.0g阴离子单体，继续充分搅拌；

(5)加入2.0-7.5g pH值调节剂，充分搅拌；

(6)加入引发剂：先加入0.5-3.0mL氧化型引发剂A溶液，充分搅拌后，再加入0.5-3.0mL还原型引发剂B溶液，充分搅拌；

(7)继续搅拌，5分钟后开始发热聚合，在40-50℃条件下，反应2-4h，得最终产品。

上述方案中：

氧化型引发剂为叔丁基过氧化氢、过氧化酰基、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；

还原型引发剂为叔胺、环烷酸盐、硫醇、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种；

非离子单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一种或两种；

生物聚合物单体为阳离子改性淀粉、玉米淀粉、氧化淀粉、羧甲基淀粉中的一种或两种；

阴离子单体为衣康酸、苯乙烯磺酸盐、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠中的一种或两种；

pH值调节剂为氢氧化钙、氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种。

本发明在流变性能、抗盐抗温性能、重金属、可生物降解性、急性生物毒性等方面的评价效果如下：

1、流变性能评价

(1)基浆的配制

按水∶无水碳酸钠∶膨润土＝1000∶3∶40(重量比)，边搅拌边先后加入无水碳酸钠和膨润土于自来水中，继续搅拌8h以上，然后封闭静置16h，备用。

(2)流变性能评价