[发明专利]一种超高密度钻井液分散剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高密度钻井液分散剂及制备方法，具体涉及超高密度钻井液(2.5g/cm³＜ρ≤3.0g/cm³)用分散剂及制备方法。

背景技术

随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，向地层深部寻找油气已成必然。因此，深井、超深井的钻探必将成为我国乃至全世界石油工业的一个重要方面。在深井、超深井钻井过程中，由于地层压力梯度的存在，井眼越深，井底压力越高，为了平衡地层压力，必然使用加重钻井液，特别是在钻遇异常高压地层时，必须使用超高密度钻井液。目前，常用的钻井液加重材料是重晶石，在体系密度2.70g/cm³以上的超高密度钻井液中，重晶石的体积分数占50％以上，固相之间的内摩擦很大，粘度效应很强，钻井液容易增稠，流变性难以控制。为了解决这一难题，人们尝试了多种措施。如使用纯度更高，密度在4.3g/cm³以上的重晶石粉，但这种级别的重晶石矿种较难寻找，规模化提供困难更大。此外，人们也尝试采用对重晶石进行表面改性，使重晶石表面更亲水，阻止重晶石的聚结，增强在钻井液中的分散性和悬浮性，从而改善钻井液的流变性，但这种方法不仅重晶石处理量巨大，并且费用较高。近年来，人们也考虑采用密度更高的铁矿粉和重晶石混合加重，改善钻井液流变性。但由于铁矿粉具有磁性，在使用过程中容易粘附在钻具上，出现钻井液越循环越稠的现象。因此，在目前技术条件下，铁矿粉并不适用于超高密度钻井液。目前，人们对只采用普通重晶石作为加重材料的超高密度钻井液研究较少，超高密度钻井液用分散剂更是很少涉及。在专利86102915中公开了一种钻井液用分散剂的制备方法，但这种产品并不适用于超高密度钻井液，在专利200710049033.5中将钻井液降粘剂作为超高密度钻井液分散剂使用，但其对加重材料重晶石的分散效果并不十分理想，不能明显改善钻井液的流变性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高密度钻井液分散剂。

本发明的目的还在于提供一种该分散剂的制备方法，该方法过程简单，制备时间短，对重晶石分散作用强，改善钻井液流变性效果明显。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种超高密度钻井液分散剂，由含羧基单体A、含磺酸基单体B和有机胺单体C按质量比10∶1～10∶1～10的比例混合后，加入分子量调节剂，经自由基共聚而得到。

上述含羧基单体A可以是丙烯酸、马来酸酐中的一种或两种；

上述含磺酸基单体B可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧丁基磺酸中的一种或两种；

上述有机胺单体C可以是丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化铵或烯丙基三甲基氯化铵中的一种或任意两种组合。

上述分子量调节剂可以是对苯二酚、巯基乙酸、异丙醇、硫酸铜、氯化铁、十二烷基硫醇或亚磷酸钠。

超高密度钻井液分散剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将含羧基单体A、含磺酸基单体B和有机胺单体C按质量比10∶1～10∶1～10的比例混合后溶解于清水待用；

(2)将占混合物单体用量0.5％～5％的过硫酸铵溶解于清水待用；

(3)将占混合物单体用量0.3％～5％的分子量调节剂溶解于清水后加入四口烧瓶中并升温至60℃；

(4)将混合物单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应体系中，将体系升温至90℃反应1h，得到单体含量10％～50％，相对分子质量为3000～10000的分散剂产品，反应结束后体系pH值中和至7，经烘干、粉碎后得到超高密度钻井液用分散剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

超高密度钻井液分散剂及制备方法简便可行，反应时间短，在超高密度钻井液中对重晶石具有良好的分散效果，经120℃老化16h后，60℃下评价能明显改善超高密度钻井液流变性。

具体实施方式

实施例1：

将10g丙烯酸、1g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1g丙烯酰胺混合后溶解于30g清水待用，将0.06g的过硫酸铵溶解于30g清水待用，将0.036g的对苯二酚溶解于60g清水并升温至60℃，然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应体系中，然后将体系升温至90℃反应1h，得到单体含量10％，平均相对分子质量为5000的分散剂产品，反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7，经烘干、粉碎后得到超高密度钻井液用分散剂。

实施例2～7：步骤与实施例1相同，反应物质及用量表如表1所示：