一种钻井液用降滤失剂的制备方法及降滤失剂与流程

1.本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种钻井液用降滤失剂的制备方法及降滤失剂。


背景技术：

2.降滤失剂指的是能够降低钻井液滤失量的化学剂，降滤失剂可以通过稳定胶体颗粒，提高滤液粘度，堵孔等途径降低钻井液滤失量，在井壁上形成“滤饼”，保护井壁，保持井下作业稳定。随着近年来油气资源的勘探与开发逐步向深部地层、非常规油气藏发展，开采难度逐步增加，开采作业面也日趋复杂，对钻井液性能的要求也不断提高。可见，提供一种综合性能更佳的降滤失剂十分必要。
3.相关技术中，cn 102220112b公开了一种钻井液用无机-有机抗盐抗高温聚合物降滤失剂，其特征在于所述降滤失剂由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸钠四种单体共聚而成，以无机盐为转变温度稳定剂。cn 102585784a公开了一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法，其特征在于包括如下组份：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠，且各组份含量的质量比为丙烯酰胺：30％～40％，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：10％～20％，马来酸酐：20％～30％，烯丙基磺酸钠：20％～40％，引发剂：0.1％～0.2％，余量为水。cn 103130953a公开了一种钻井液用抗高温抗饱和盐降滤失剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)向反应釜中加入35-45重量份的水，将30-40重量份丙烯酰胺、10-15重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3-5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入反应釜中搅拌溶解为总质量百分比浓度为55％-60％的混合水溶液，将温度升至30-40℃；(2)加入4-6重量份二甲基二烯丙基氯化铵充分搅拌溶解；(3)加入氢氧化钾水溶液，调节ph值为7-8之间；(4)通氮气保护20-30min；(5)加入1-2重量份质量百分比浓度为10％的引发剂——偶氮二异丁腈引发剂；(6)将以上溶液加热到40-50℃，引发爆聚，恒温10-20min，得到白色弹性固态产物；(7)将得到的产物切割破碎，恒温干燥；粉碎、过筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液用抗高温抗饱和盐降滤失剂。cn 104263329 a公开了一种钻井液用耐高温耐盐降滤失剂，其特征在于25-30份丙烯酰胺、20-25份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、10-15份衣康酸、1-2份α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸铵、130-140份去离子水、2-3份络合剂、2-3份引发剂、5-6份水解剂、1-2份链转移剂。cn 104403645 a公布了一种钻井液用抗高温降滤失剂及其制备方法，其特征在于主要由2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、n,n-二甲基二烯丙基氯化铵、对苯乙烯磺酸钠为原料反应制备而成；所述原料2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、n,n-二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为3～6：6～9：1～2：1～2。cn104263329a公开了一种钻井液用耐高温耐盐降滤失剂，其特征在于包括下述步骤：(1)将所述α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸铵加入盛有所述去离子水的烧杯中，搅拌至完全溶解，再加入所述丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和衣康酸三种单体于烧杯中，搅拌，得到混合溶液；(2)将步骤1)得到的混合溶液加入反应器中，再加入络合剂，不断搅拌混合溶液，通氮气保护30min-40min，同时开
始给所述混合溶液加热升温；(3)当升温至50-55℃时，加入所述引发剂引发乳液聚合，反应时间为4h-5h，停止反应；(4)向反应器溶液中加入所述水解剂和链转移剂，充分搅拌至混合液为均一状态，得到粘稠液体；(5)将步骤(4)得到的粘稠液体用无水乙醇洗涤，得到白色沉淀，将所得沉淀干燥、粉碎后，即得到钻井液用耐高温耐盐降滤失剂。cn 108059950a公布了一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂，其特征在于以丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等非离子水溶性单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠等阴离子水溶性单体，1-乙烯咪唑、4-乙烯基吡啶等带有含氮杂环的水溶性单体为聚合原料，合成水溶性聚合物，在此基础上，以铈盐为氧化剂，将乙烯基吡咯烷酮、二烯丙基二甲基氯化铵等单体接枝于聚合物的含氮杂环部位，制备带有多个侧链的聚合物。
4.在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
5.相关技术提供的上述降滤失剂均无法兼顾良好的分散性、耐温性、以及与钻井液的配伍性。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提供一种钻井液用降滤失剂的制备方法及降滤失剂，能够解决上述技术问题。
7.具体而言，包括以下的技术方案：
8.一方面，本发明实施例提供了一种钻井液用降滤失剂的制备方法，所述钻井液用降滤失剂的制备方法包括：提供制备原料，所述制备原料包括以下重量份的组分：蒸馏水60～100份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20～40份；苯乙烯磺酸钠20～40份；液体石蜡20～40份；分散剂2～10份；引发剂2～10份；甲基丙烯酸羟乙酯10～20份；
9.利用所述制备原料进行聚合反应，得到所述钻井液用降滤失剂。
10.在一些可能的实现方式中，将所述液体石蜡、所述分散剂、所述甲基丙烯酸羟乙酯搅拌均匀，得到油相溶液；
11.在蒸馏水中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，调节ph至7-9后，继续向所述蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠，搅拌均匀，得到水相溶液；
12.在搅拌条件下，将所述油相溶液滴加至所述水相溶液中，得到预乳液；
13.在氮气氛围下，向所述预乳液中滴加引发剂以引发聚合反应，得到所述钻井液用降滤失剂。
14.在一些可能的实现方式中，在向所述蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠后，在1000r/min-1200r/min的条件下搅拌25min-40min至搅拌均匀。
15.在一些可能的实现方式中，将所述预乳液加入装有温度计、恒速搅拌器和冷凝回流器的三口烧瓶中，向所述三口烧瓶中通入氮气获得所述氮气氛围，并在1000r/min-1200r/min的条件下搅拌25min-40min。
16.在一些可能的实现方式中，所述向所述预乳液中滴加引发剂以引发聚合反应，得到所述钻井液用降滤失剂，包括：
17.使所述三口烧瓶内部温度升温至55℃～75℃，向所述预乳液中滴加所述引发剂，在100r/min～300r/min的速度下进行搅拌，以进行所述聚合反应2h～5h，得到所述钻井液用降滤失剂。
18.在一些可能的实现方式中，所述向所述预乳液中滴加引发剂以引发聚合反应，得到所述钻井液用降滤失剂，还包括：
19.所述聚合反应完毕，将反应产物溶液放于烘箱，在65℃～75℃的温度下烘干，得到固体产物，对所述固体产物进行粉碎，得到粉末状的钻井液用降滤失剂。
20.在一些可能的实现方式中，所述分散剂选自聚氧乙烯辛基苯酚醚、司盘80、司盘85中的至少一种。
21.在一些可能的实现方式中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠中的至少一种。
22.在一些可能的实现方式中，所述引发剂选自过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物。
23.另一方面，本发明实施例还提供了一种钻井液用降滤失剂，所述钻井液用降滤失剂采用上述涉及的任一种方法制备得到。
24.本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
25.本发明实施例提供的钻井液用降滤失剂的制备方法，通过上述重量份的组分作为制备原料，在进行聚合反应后，制备得到的降滤失剂至少具有以下优点：(1)降滤失剂具有良好的降滤失性能、分散性和耐温性，能抗200℃以上的高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)降滤失剂无毒、无害，易降解，能很好的保护油气层，钻屑及废液易处理，有效降低对储层的污染；(3)降滤失剂的制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉。
具体实施方式
26.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
27.一方面，本发明实施例提供了一种钻井液用降滤失剂的制备方法，该钻井液用降滤失剂的制备方法包括：
28.提供制备原料，制备原料包括以下重量份的组分：蒸馏水60～100份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20～40份；苯乙烯磺酸钠20～40份；液体石蜡20～40份；分散剂2～10份；引发剂2～10份；甲基丙烯酸羟乙酯10～20份；
29.利用制备原料进行聚合反应，得到钻井液用降滤失剂。
30.在一些可能的实现方式中，蒸馏水的重量份包括但不限于：60份、70份、80份、90份、100份等；
31.2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的重量份包括但不限于：20份、25份、30份、35份、40份等；
32.苯乙烯磺酸钠的重量份包括但不限于：20份、25份、30份、35份、40份等；
33.液体石蜡的重量份包括但不限于：20份、25份、30份、35份、40份等；
34.分散剂的重量份包括但不限于：5份、6份、7份、8份、9份、10份等；
35.引发剂的重量份包括但不限于：2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等；
36.甲基丙烯酸羟乙酯的重量份包括但不限于：10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等。
37.本发明实施例提供的钻井液用降滤失剂的制备方法，通过上述重量份的组分作为
制备原料，在进行聚合反应后，制备得到的降滤失剂至少具有以下优点：(1)降滤失剂具有良好的降滤失性能、分散性和耐温性，能抗200℃以上的高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)降滤失剂无毒、无害，易降解，能很好的保护油气层，钻屑及废液易处理，有效降低对储层的污染；(3)降滤失剂的制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉。
38.在一些可能的实现方式中，本发明实施例所涉及的钻井液用降滤失剂的制备方法中，利用制备原料进行聚合反应，得到钻井液用降滤失剂，包括以下步骤：
39.步骤1、将液体石蜡、分散剂、甲基丙烯酸羟乙酯搅拌均匀，得到油相溶液。
40.步骤2、在蒸馏水中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，调节ph至7-9后，继续向蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠，搅拌均匀，得到水相溶液。
41.步骤3、在搅拌条件下，将油相溶液滴加至水相溶液中，得到预乳液。
42.步骤4、在氮气氛围下，向预乳液中滴加引发剂以引发聚合反应，得到钻井液用降滤失剂。
43.对于步骤2来说，在向蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠后，在1000r/min-1200r/min的条件下搅拌25min-40min至搅拌均匀。
44.举例来说，上述搅拌速度包括但不限于：1000r/min、1050r/min、1100r/min、1150r/min、1200r/min等。
45.上述搅拌时间包括但不限于：25min、28min、30min、33min、35min、40min等。
46.对于步骤3来说，将预乳液加入装有温度计、恒速搅拌器和冷凝回流器的三口烧瓶中，向三口烧瓶中通入氮气获得氮气氛围，并在1000r/min-1200r/min的条件下搅拌25min-40min。
47.举例来说，上述搅拌速度包括但不限于：1000r/min、1050r/min、1100r/min、1150r/min、1200r/min等。
48.上述搅拌时间包括但不限于：25min、28min、30min、33min、35min、40min等。
49.在一些可能的实现方式中，向预乳液中滴加引发剂以引发聚合反应，得到钻井液用降滤失剂，包括：
50.使三口烧瓶内部温度升温至55℃～75℃，向预乳液中滴加引发剂，在100r/min～300r/min的速度下进行搅拌，以进行聚合反应2h～5h，得到钻井液用降滤失剂。
51.举例来说，升温后的温度包括但不限于：55℃、57℃、60℃、62℃、65℃、67℃、70℃、73℃、75℃等。
52.加入引发剂之后的搅拌速度包括但不限于：100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min等。
53.聚合反应的时间包括但不限于：2小时、3小时、4小时、5小时等。
54.在一些可能的实现方式中，向预乳液中滴加引发剂以引发聚合反应，得到钻井液用降滤失剂，还包括：
55.聚合反应完毕，将反应产物溶液放于烘箱，在65℃～75℃的温度下烘干，得到固体产物，对固体产物进行粉碎，得到粉末状的钻井液用降滤失剂。
56.综上所述，本发明实施例提供的上述降滤失剂的制备方法，具有操作简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉等优点，能够获得具有上述优异性能的钻井液用降滤失
剂。
57.举例来说，本发明实施例提供了这样一种降滤失剂的制备方法：
58.(1)将液体石蜡、分散剂、甲基丙烯酸羟乙酯混合后，搅拌均匀至溶液透明，制备得到油相溶液。
59.(2)在蒸馏水中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，加入适量氢氧化钠溶液调节ph至7-9，再继续向蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠，在1000r/min-1200r/min的条件下搅拌25min-40min，搅拌均匀，制备得到水相溶液。
60.(3)在搅拌条件下，将油相溶液滴加至水相溶液中，制得预乳液，量取所述预乳液，加至装有温度计、恒速搅拌器和冷凝回流装置的三口烧瓶中恒温水浴加热，向所述三口烧瓶中通氮气，并且在1000r/min-1200r/min的条件下搅拌25min-40min。
61.(4)使三口烧瓶内部温度升温至55℃～75℃，向预乳液中滴加引发剂，在100r/min～300r/min的速度下进行搅拌，以进行聚合反应2h～5h。
62.(5)聚合反应完毕，将反应产物溶液放于烘箱，在65℃～75℃的温度下烘干，得到固体产物，对固体产物进行粉碎，得到粉末状的钻井液用降滤失剂。
63.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的分散剂选自聚氧乙烯辛基苯酚醚、司盘80、司盘85中的至少一种。上述种类的分散剂能够获得更均匀的分散效果。
64.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠中的至少一种。
65.作为优选，引发剂选自过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，以确保获得更佳的引发效果。
66.另一方面，本发明实施例还提供了一种钻井液用降滤失剂，该钻井液用降滤失剂采用上述涉及的任一种方法制备得到。
67.本发明实施例提供的钻井液用降滤失剂至少具有以下优点：(1)降滤失剂具有良好的降滤失性能、分散性和耐温性，能抗200℃以上的高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)降滤失剂无毒、无害，易降解，能很好的保护油气层，钻屑及废液易处理，有效降低对储层的污染；(3)降滤失剂的制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉。
68.以下将通过具体实施例进一步地描述本发明：
69.实施例1
70.本实施例1提供了一种钻井液用降滤失剂，通过如下方法制备得到：
71.步骤101、提供制备原料，该制备原料包括以下重量份的组分：蒸馏水100份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20份；苯乙烯磺酸钠20份；液体石蜡20份；分散剂聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 5份；引发剂2份；甲基丙烯酸羟乙酯15份。其中，引发剂选自质量比为1:1的过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
72.步骤102、将液体石蜡、分散剂、甲基丙烯酸羟乙酯混合后，搅拌均匀至溶液透明，制备得到油相溶液。
73.步骤103、在蒸馏水中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，加入适量氢氧化钠溶液调节ph至8，再继续向蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠，在1200r/min的条件下搅拌30min，搅拌均匀，制备得到水相溶液。
74.步骤104、在搅拌条件下，将油相溶液滴加至水相溶液中，制得预乳液，量取所述预乳液，加至装有温度计、恒速搅拌器和冷凝回流装置的三口烧瓶中恒温水浴加热，向所述三口烧瓶中通氮气，并且在1200r/min的条件下搅拌30min。
75.步骤105、使三口烧瓶内部温度升温至65℃，向预乳液中滴加引发剂，在200r/min的速度下进行搅拌，以进行聚合反应3h。
76.步骤106、聚合反应完毕，将反应产物溶液放于烘箱，在65℃的温度下烘干，得到固体产物，对固体产物进行粉碎，得到粉末状的钻井液用降滤失剂。
77.实施例2
78.本实施例2提供了一种钻井液用降滤失剂，通过如下方法制备得到：
79.步骤201、提供制备原料，制备原料包括以下重量份的组分：蒸馏水60份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸40份；苯乙烯磺酸钠30份；液体石蜡30份；分散剂司盘80 3份；引发剂3份；甲基丙烯酸羟乙酯10份。其中，引发剂选自质量比为1:1的过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
80.步骤202、将液体石蜡、分散剂、甲基丙烯酸羟乙酯混合后，搅拌均匀至溶液透明，制备得到油相溶液。
81.步骤203、在蒸馏水中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，加入适量氢氧化钠溶液调节ph至7，再继续向蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠，在1100r/min的条件下搅拌40min，搅拌均匀，制备得到水相溶液。
82.步骤204、在搅拌条件下，将油相溶液滴加至水相溶液中，制得预乳液，量取所述预乳液，加至装有温度计、恒速搅拌器和冷凝回流装置的三口烧瓶中恒温水浴加热，向所述三口烧瓶中通氮气，并且在1100r/min的条件下搅拌40min。
83.步骤205、使三口烧瓶内部温度升温至75℃，向预乳液中滴加引发剂，在100r/min的速度下进行搅拌，以进行聚合反应4h。
84.步骤206、聚合反应完毕，将反应产物溶液放于烘箱，在70℃的温度下烘干，得到固体产物，对固体产物进行粉碎，得到粉末状的钻井液用降滤失剂。
85.实施例3
86.本实施例3提供了一种钻井液用降滤失剂，通过如下方法制备得到：
87.步骤301、提供制备原料，制备原料包括以下重量份的组分：蒸馏水80份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸30份；苯乙烯磺酸钠30份；液体石蜡40份；分散剂司盘85 10份；引发剂10份；甲基丙烯酸羟乙酯15份。
88.步骤302、将液体石蜡、分散剂、甲基丙烯酸羟乙酯混合后，搅拌均匀至溶液透明，制备得到油相溶液。
89.步骤303、在蒸馏水中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，加入适量氢氧化钠溶液调节ph至9，再继续向蒸馏水中加入苯乙烯磺酸钠，在1000r/min的条件下搅拌30min，搅拌均匀，制备得到水相溶液。
90.步骤304、在搅拌条件下，将油相溶液滴加至水相溶液中，制得预乳液，量取所述预乳液，加至装有温度计、恒速搅拌器和冷凝回流装置的三口烧瓶中恒温水浴加热，向所述三口烧瓶中通氮气，并且在1000r/min的条件下搅拌35min。
91.步骤305、使三口烧瓶内部温度升温至65℃，向预乳液中滴加引发剂，在200r/min的速度下进行搅拌，以进行聚合反应4h。
92.步骤306、聚合反应完毕，将反应产物溶液放于烘箱，在70℃的温度下烘干，得到固体产物，对固体产物进行粉碎，得到粉末状的钻井液用降滤失剂。
93.测试例
94.上述实施例1-3提供的钻井液用降滤失剂适用于不同工况的油气田开采钻井液体系，它们在钻井液体系中的用量根据实际的钻井地质条件而定，其中，不同区块的地质条件决定了降滤失剂加量的不同，如在我国川渝地区致密气钻井过程中，降滤失剂的加量一般为1％-3％(重量百分比)。
95.以下分别就淡水基浆和盐水基浆中加入实施例1、2、3的降滤失剂后，各自的相关性能进行了测试，测试结果参见表1。其中，实施例1、2、3中降滤失剂的加量为2％。
96.表1中，所涉及的表观粘度单位均为ηa，api滤失量的单位均为ml。
97.表1
[0098][0099]
另外，本测试例还对实施例1提供的降滤失剂的环保性进行了测试，测试结果参见表2：
[0100]
表2
[0101][0102]
由表1可知，本发明各实施例制备的降滤失剂均能达到良好的降滤失效果。由表2
可知，本发明提供的降滤失剂无毒、易降解。另外，经检测，与相关技术提供的降滤失剂相比，本发明实施例提供的降滤失剂的制造成本皆降低了20％以上。
[0103]
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。