[发明专利]一种钻井液用抗高温增粘降滤失剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液用抗高温增粘降滤失剂及其制备方法，属于石油钻井技术领域。

技术背景

钻井过程中钻井液具有一定的粘度、切力和较低的滤失量是保证钻井顺利进行的前提和基础。在深井及超深井日益增多的情况下，由于井底温度高，部分钻井液处理剂在高温条件下降解失效，一方面造成钻井液粘度、切力降低，导致钻井液携带岩屑的能力，不利于维持井眼清洁；另一方面造成滤失量增大，不利于维持井壁稳定。上述问题的出现将影响钻井安全，降低钻井速度，最终影响钻井的经济效益。为了解决上述问题，现场常采用同时加入增粘剂和降滤失剂解决这一问题。现在常用增粘剂有两类，一类是聚丙烯酰胺类，如聚丙烯酰胺及其改性产品等，该类增粘剂通过吸附水分子及形成网状结构而起到增粘作用；另一类是生物聚合物类，如生物聚合物XC，其作用机理与聚丙烯酰胺类类似。降滤失剂主要通过护胶作用使钻井液中保持一定比例细颗粒的含量，使钻井液形成的泥饼渗透率降低，从而降低钻井液中的自由水向地层滤失而起到稳定井壁的作用。

现有增粘剂抗温能力普遍不高，一般不超过120℃，且增粘剂和降滤失剂同时加入既增加了钻井液成本，又增加了工人的劳动强度，同时使钻井液成份复杂，维护处理难度增加。

CN102675799A(CN201210248307.4)公开了一种钻井液用降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，在反应釜中放入水，加入氢氧化钠，搅拌，配制成氢氧化钠溶液，然后加入石灰，搅拌均匀后慢慢加入丙烯酸，待丙烯酸加完后，加入丙烯酰胺，搅拌至全部溶解，再加入丙烯晴，并搅拌一段时间；步骤二，将反应混合物转移至聚合反应器中，然后加入过硫酸钾，发生聚合反应，生成弹性多孔凝体胶；步骤三，将所得产物经剪切造粒后，于一定温度下烘干、粉碎，即得成品钻井液用降滤失剂。本发明制得的产品具有增粘作用，有较好的胶体稳定性和耐温抗盐性能。但是该发明使用原料全部是烯类单体，成本较高；降滤失剂产品分子结构中只有腈基、酰胺基和羧基，产品的抗温能力有限。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供一种钻井液用抗高温增粘降滤失剂及其制备方法。本发明的产品在具有良好增粘性能的同时，兼具有很好降滤失作用，与钻井液配伍性好，不污染环境，抗温能力达180℃以上。本发明以腈纶废丝为原料，还可以使石油化工合成纤维产生的废料有变废为宝的资源化效益。

本发明的技术方案如下：

一种钻井液用抗高温增粘降滤失剂，按原料总量100质量份计，原料的质量配比为：

腈纶废丝5-8份，碱1-3份，乙二胺0.2-1份、丙烯酰胺10-20份，丙烯酸0.5-3份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸0.5-3份，引发剂0.2-0.5份，辅料0.5-2份，其余为水；

按以下方法制得：

将腈纶废丝、碱、乙二胺加入水中，90-95℃反应2-9h；降温到30℃以下，加入丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、引发剂，升温到30-50℃，继续反应1～5h；将产物取出，烘干、粉碎，与辅料混合均匀，即得。

根据本发明优选的，所述的碱是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或碳酸钠。

根据本发明优选的，所述的引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾之一或组合。

根据本发明优选的，所述的辅料是硫酸铝或氯化铝。

根据本发明，一种钻井液用抗高温增粘降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）把腈纶废丝剪碎，将其与碱、乙二胺加入水中，在搅拌状态下升温至90-95℃，反应2-9h；

（2）降温到30℃以下，依次加入丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、引发剂，调节pH值5-7；

（3）升温到30-50℃，反应1～5h；

（4）将步骤（3）的反应产物烘干、粉碎，与辅料混合均匀，即得。

本发明所述方法中降温到30℃以下，是指30℃以下的室温即可进入下一步加料，而温度的最低值不需要特别限定。考虑到加料后还需要再次升温到30-50℃，从节能考虑，该方法中“降温到30℃以下”优选为降温到25~30℃。

本发明所述方法中，优选的步骤（1）的反应时间为3～7h。

本发明所述方法制得的钻井液用抗高温增粘降滤失剂外观为白色或淡红色粉末，无异味，在水中具有很好的分散和溶解作用。

本发明所述方法制得的钻井液用抗高温增粘降滤失剂可直接用于各种水基钻井液中，使用量一般为钻井液的0.5%-2%（质量体积比）。