[其他]钻井液的分散剂以及含分散剂的钻井液

说明书

本发明是关于用丙烯酸共聚物作为含水钻井泥浆的分散剂。

本发明也包括含分散剂的钻井泥浆，这些泥浆特别适合于中等的和深度的钻井，在这种区域或区段钻井所碰到的困难有地热、固体物、以及对环境有害的有毒物质等因素。

大家知道，石油和天然气的钻井是用旋转钻井方法，所用的液体的作用是保证工作面上形成的挖方能够提升。这种液体在压力下从钻柱轴引入，穿过钻头顶部而后上升，进入由上述的钻柱和钻孔二者所限定的环形空间中。液体同时还保证了钻头顶部的冷却、油井壁的密封、并通过流体静压力保持内部压力的平衡。

含水钻井液或钻井泥浆通常是一种包含不同物质的含水悬浮液，所含的物质用来提供某些物理的和化学的特性。

这些物质是：

-增粘剂：选择不溶于水的膨润土，在水中的电介质的作用下可与一种或几种增粘聚合物结合;

-分散剂或稀释剂;

-也可以有一种泥浆滤的还原剂，如低分子量的羧甲基纤维素或者淀粉;

-也可以有一种增重剂，如重晶石。

水可以是软水、海水、或卤水。

专业人员所关心的主要问题之一，是如何在整个钻井循环过程和必要的循环停止过程中构成一个流变特性稳定的系统（粘度-切力屈服点-触变性）。随着钻井的进行和挖方提升的递增，由于粘土颗粒的絮凝或聚集，高含量的固体污染物使粘度增大，循环系统中的压力则变得更高。

为了降低粘度，或者是为了至少限制粘度的增大并抑制粘土的絮凝，在钻井液中加入了减粘剂（分散剂或稀释剂）。

在油井内，随着钻井深度的增加，可能会遇到相当高的温度。因而，添加物具有足够的热稳定性是十分必要的。从节约的原则出发，显然希望加入低剂量的添加物能同样有效。

作为钻井泥浆的分散剂的多磷酸盐，由于当温度超过70℃时便不稳定，所以不能令人满意。褐煤衍生物和木素磺酸盐较不易受热分解。但是，褐煤的效能受到电介质污染的限控（尤其是氯化钠和钙盐），这些电介质将使之发生沉淀。木素磺酸铬和铁-铬的木素磺酸盐同时用来作为泥浆滤的分散剂和还原剂。在钙盐存在下而且温度高达150℃时上述磺酸盐仍然有效，但由于其中含有有毒物质铬，使其应用越来越受到限制。

在其它推荐用作为钻井泥浆的分散剂中，可以举出一些聚合物，如分子量很低的丙烯酸均聚物（美国专利US-A    3，764，530），以及马莱酸和苯乙烯砜的共聚物（美国专利US-A3，730，900）。

我们已找到一些可用作钻井液分散剂的物质。这些分散剂无毒性，对盐质环境不敏感，在低浓度时具有优良的效能，而且在温度达到或超过150℃时仍然稳定。

本发明的目的在于含水钻井泥浆中使用低分子量的水溶性丙烯酸共聚物作为分散剂。这种分散剂是由75～99克分子%的丙烯酸和/或甲基丙烯酸，与1～25克分子%的可溶于水的烯丙基-和/或甲代烯丙基磺酸共聚而得。

这些共聚物可以通过使丙烯酸和/或甲基丙烯酸的水溶液与烯丙基和/或甲代烯丙基磺酸的碱金属盐，尤其是钠盐或铵盐一起，行自由基聚合反应而得到。也可以用例如双氧水作为催化剂以促进自由基的形成，在少量的铜盐存在下与异丙醇结合使用，铜盐可代之以一定量的硫酸羟胺;或者可用双氧水和铁盐（硫酸铁）及硫酸羟胺;或者可用与乙酸同时存在的过硫酸钠或过硫酸铵。

所得到的聚合物溶液可以直接用作为钻井泥浆的分散剂，也可以按一般熟悉的方法进行浓缩，共聚物也可以是粉状的绝缘物质。

本发明优先采用的一种聚合物是用含有丙烯酸和甲基丙烯酸的单体混合物制得的一种共聚物。丙烯酸与甲基丙烯酸的克分子比应在0.15/1与6/1之间，若在0.3/1和4/1之间则更好，若在1/1和2/1之间则最好。

所得到的共聚物的分子量在500与10000之间，更好是在2000与6000之间。

将分散剂添加到构成泥浆的各成分中去，其方法是已知的技术。分散剂的量在每立升泥浆中不超过0.01克（干燥提取物）即可有效。一般掺合量对于每升泥浆来说在0.05与1克之间。掺合量也可以更高，例如按情况，用量可高达10克。掺合量的最佳范围为0.1～0.4克/升。

下面举例说明本发明。

例1

分散剂的制备

制备二种溶液：

溶液A

脱盐水    350克

醋酸铜    0.5克

甲代烯丙基磺酸钠    5克

异丙醇    50克

溶液B

脱盐水    450克

丙烯酸    230克

甲基丙烯酸    230克