一种抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂及其制备方法。


背景技术：

2.石油天然气作为一种战略资源，对一个国家的经济安全和稳定发展有着重要影响。我国能源需求逐年增加，石油对外依存度不断提高，能源形势严峻，迫切需要新的接替油气资源。根据第二次全国油气资源评价结果，我国剩余油气资源主要分布在深层，埋深普遍超过5000m，伴随高温(180～260℃)及复杂地质条件(盐膏层)。目前，我国大庆、南海、吉林、新疆、塔里木、等油田都在实施超深井钻井。抗超高温高盐钻井液是深部盐膏地层钻探成功的关键，但现有钻井液处理剂难以满足深部大段盐膏层条件下的钻井要求，钻井工程中钻井液失效导致携岩与悬浮加重材料困难，滤失量过大难以维持井壁稳定，易引发井塌、卡钻、井喷等重大安全事故，甚至导致井眼报废。cn108424754a提出了一种抗高温高钙钻井液及制备方法，具有一定抗高温抗钙能力，但其抗温能力只有150℃；cnio8342188a中提出了一种抗高温降滤失剂，淡水泥浆中耐温能力达200℃，但在盐水泥浆中耐温能力只有160℃。
3.当前水基钻井液钻探含盐膏层超高温井，主要采用加大化学处理剂用量来维持钻井液性能，钻井成本高、处理剂消耗量大、处理频繁，而且钻井复杂事故多、钻井周期加长，严重影响钻井质量、速度和效益。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂及其制备方法，已解决现有技术中存在的上述问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂，所述抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂由质量份数5-10份改性sio2、2-5份十二烷基硫酸钠、10-20份丙烯酰胺、10-20份对苯乙烯磺酸钠、2-6份甲基丙烯酸月桂酯、0.2-0.5份引发剂以及适量的丙酮和水制备而成。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，所述改性sio2由质量份数40-70份sio2、4-7份kh570、0.5-1.5份引发剂、适量的无水乙醇、适量的ph值调节剂以及适量的水制备而成。
8.进一步，所述ph值调节剂为三乙胺。
9.进一步，所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐。
10.本发明为解决上述技术问题还提供如下技术方案：一种抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
11.步骤一，称取5-10份改性sio2、2-5份十二烷基硫酸钠、10-20份丙烯酰胺、10-20份对苯乙烯磺酸钠、2-6份甲基丙烯酸月桂酯分别加入装有适量水的烧瓶中，搅拌至充分分
散；
12.步骤二，将烧瓶水浴加热至60-70℃，保持搅拌加热，并做除氧处理；
13.步骤三，向烧瓶中加入0.2-0.5份引发剂，维持反应4-5h；
14.步骤四，将白色粘稠反应产物取出，用丙酮洗涤2-3次，烘干粉碎后即为抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂。
15.进一步，所述步骤一中的改进sio2的制备方法为：
16.1)称取质量分数40-70份sio2加入到100份无水乙醇中，磁力搅拌使其充分分散；
17.2)称取质量分数4-7份kh570加入至100份水/无水乙醇体系中，磁力搅拌使其充分散；
18.3)将步骤1)和步骤2)中所述两种分散体系倒入烧瓶中，用ph值调节剂调节ph值为8-9。
19.4)向烧瓶中加入0.5-1.5份引发剂，在60℃下回流反应4-5h；
20.5)将反应物取出过滤，将粉末状产物用乙醇洗涤后再次过滤，重复洗涤2-3次后，将产物在室温下真空干燥或室温下晾干，即制得改性sio2。
21.进一步，所述步骤2)中的水/无水乙醇体系由水与无水乙醇按体积分数1:9均匀混合制备而成。
22.进一步，所述步骤4)中的引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐。
23.进一步，所述步骤3)中的ph值调节剂为三乙胺。
24.进一步，所述步骤二中的除氧处理方式为通入氮气除氧30分钟。
25.本发明的有益效果是：本发明的抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂是由改性sio2、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸月桂酯在乳液中聚合制得的一种多元共聚物，具有在高温高盐条件下保护黏土和封堵的性能，因此可以起到抗高温抗饱和盐降滤失的作用；分子链中含有酰胺基团(高温下可水解为羧基)、磺酸基团等基团具有强亲水性，苯环的存在提高了分子的抗高温能力，长烷基链可以在水中形成疏水缔合结构提高处理剂的抗盐能力，通过酰胺基团等吸附基团吸附在钻井液黏土表面增强黏土在高温水化性能和抗盐能力，使钻井液黏土在高温高盐条件下依然具有良好的分散性能，提高了钻井液的高温高盐稳定性；同时，二氧化硅的存在使处理剂具有了封堵能力，可以在钻井液形成泥饼的过程中封堵泥饼中的微小孔隙和地层中的孔隙，提高泥饼的致密性，降低滤失量，增强钻井液在高温高盐下的降滤失性能。
具体实施方式
26.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
27.实施例一
28.在本实施例中，所述抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂由质量份数10份改性sio2、5份十二烷基硫酸钠、20份丙烯酰胺、15份对苯乙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸月桂酯、0.25份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)以及适量的丙酮和水制备而成。
29.在本实施例中，所述改性sio2由质量份数40份sio2、5份kh570、1份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)、适量的无水乙醇、适量的ph值调节剂三乙胺以及适量的水制备而成。
30.在本实施例中，改性sio2的制备方法为：
31.1)称取质量份数40份sio2，加入到100份无水乙醇中，磁力搅拌使其充分分散；
32.2)称取质量分数5份kh570加入至100份水/无水乙醇体系中，磁力搅拌使其充分分散，所述水/无水乙醇体系由水与无水乙醇按体积分数1:9均匀混合制备而成；
33.3)将步骤1)和步骤2)中所述两种分散体系倒入烧瓶中，用ph值调节剂三乙胺调节ph值为8-9；
34.4)向烧瓶中加入1份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)，在60℃下回流反应5h；
35.5)将反应物取出过滤，将粉末状产物用乙醇洗涤后再次过滤，重复洗涤3次后，将产物在室温下真空干燥或室温下晾干，即制得改性sio2。
36.在本实施例中，所述的抗高温高盐疏水封堵剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，称取10份改性sio2、5份十二烷基硫酸钠、20份丙烯酰胺、15份对苯乙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸月桂酯分别加入装有150份水的烧瓶中，搅拌至充分分散；
37.步骤二，将烧瓶水浴加热至65℃，保持搅拌加热，用氮气除氧30分钟；
38.步骤三，向烧瓶中加入0.25份引发剂，维持反应4h；
39.步骤四，将白色粘稠反应产物取出，用丙酮洗涤3次，烘干粉碎后即为抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂a1。
40.实施例二
41.在本实施例中，所述抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂由质量份数5份改性sio2、5份十二烷基硫酸钠、20份丙烯酰胺、15份对苯乙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸月桂酯、0.25份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)以及适量的丙酮和水制备而成。
42.在本实施例中，所述改性sio2由质量份数40份sio2、5份kh570、1份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)、适量的无水乙醇、适量的ph值调节剂三乙胺以及适量的水制备而成。
43.在本实施例中，改性sio2的制备方法为：
44.1)称取质量份数40份sio2，加入到100份无水乙醇中，磁力搅拌使其充分分散；
45.2)称取质量分数5份kh570加入至100份水/无水乙醇体系中，磁力搅拌使其充分分散，所述水/无水乙醇体系由水与无水乙醇按体积分数1:9均匀混合制备而成；
46.3)将步骤1)和步骤2)中所述两种分散体系倒入烧瓶中，用ph值调节剂三乙胺调节ph值为8-9；
47.4)向烧瓶中加入1份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)，在60℃下回流反应5h；
48.5)将反应物取出过滤，将粉末状产物用乙醇洗涤后再次过滤，重复洗涤3次后，将产物在室温下真空干燥或室温下晾干，即制得改性sio2。
49.在本实施例中，所述的抗高温高盐疏水封堵剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，称取5份改性sio2、5份十二烷基硫酸钠、20份丙烯酰胺、15份对苯乙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸月桂酯分别加入装有150份水的烧瓶中，搅拌至充分分散；
50.步骤二，将烧瓶水浴加热至65℃，保持搅拌加热，用氮气除氧30分钟；
51.步骤三，向烧瓶中加入0.25份引发剂，维持反应4h；
52.步骤四，将白色粘稠反应产物取出，用丙酮洗涤3次，烘干粉碎后即为抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂a2。
53.实施例三
54.在本实施例中，所述抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂由质量份数10份改性sio2、5份十二烷基硫酸钠、15份丙烯酰胺、20份对苯乙烯磺酸钠、3份甲基丙烯酸月桂酯、0.5份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)以及适量的丙酮和水制备而成。
55.在本实施例中，所述改性sio2由质量份数70份sio2、7份kh570、1.5份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)、适量的无水乙醇、适量的ph值调节剂三乙胺以及适量的水制备而成。
56.在本实施例中，改性sio2的制备方法为：
57.1)称取质量份数70份sio2，加入到100份无水乙醇中，磁力搅拌使其充分分散；
58.2)称取质量分数7份kh570加入至100份水/无水乙醇体系中，磁力搅拌使其充分分散，所述水/无水乙醇体系由水与无水乙醇按体积分数1:9均匀混合制备而成；
59.3)将步骤1)和步骤2)中所述两种分散体系倒入烧瓶中，用ph值调节剂三乙胺调节ph值为8-9；
60.4)向烧瓶中加入1.5份引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(v-50)，在60℃下回流反应5h；
61.5)将反应物取出过滤，将粉末状产物用乙醇洗涤后再次过滤，重复洗涤3次后，将产物在室温下真空干燥或室温下晾干，即制得改性sio2。
62.在本实施例中，所述的抗高温高盐疏水封堵剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，称取10份改性sio2、5份十二烷基硫酸钠、15份丙烯酰胺、20份对苯乙烯磺酸钠、3份甲基丙烯酸月桂酯分别加入装有150份水的烧瓶中，搅拌至充分分散；
63.步骤二，将烧瓶水浴加热至65℃，保持搅拌加热，用氮气除氧30分钟；
64.步骤三，向烧瓶中加入0.5份引发剂，维持反应4h；
65.步骤四，将白色粘稠反应产物取出，用丙酮洗涤3次，烘干粉碎后即为抗高温抗饱和盐封堵降滤失剂a3。
66.实验例1
67.按照以下方法配制钻井液f1：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入1份a1。
68.实验例2
69.按照以下方法配制钻井液f2：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入2份a1。
70.实验例3
71.按照以下方法配制钻井液f3：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入3份a1。
72.实验例4
73.按照以下方法配制钻井液f4：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入3份a2。
74.实验例5
75.按照以下方法配制钻井液f5：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入3份a3。
76.对比例1
77.按照以下方法配制钻井液df1：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min，不加处理剂。
78.对比例2
79.按照以下方法配制钻井液df2：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入3份磺化酚醛树脂smp-2。
80.对比例3
81.按照以下方法配制钻井液df3：将质量分数4份钠基膨润土加入到100份水中，高速搅拌20min后室温静置养护24h，将膨润土浆再搅拌20min加入3份羧甲基纤维素钠cmc。
82.测试例1
83.分别取400ml上述钻井液fl-f5和df1-df2，并加入30重量％nacl，在5000rpm下搅拌20min后，装入老化罐，放入滚子炉中，在200℃下，恒温滚动16小时后，取出冷却至室温，再在5000rpm下搅拌20min，然后按照gb/t16783.1-2006分别测定上述钻井液的表观粘度(av，mpa.s)、塑性粘度(pv，mpa.s)、动切力(yp，pa)、中压api失水(fl
api
，ml)和高温高压失水(fl
hthp
，ml，200℃)，结果见表1。
84.表1钻井液性能测试
[0085][0086]
通过表1的数据可以看出，钻井液在当在钻井液中采用本发明的抗高温抗饱和盐降滤失剂是，api滤失量能够降低至5.8ml，hthp(200℃)滤失量能够降低至26.6ml，砂床堵漏实验侵入深度仅为3.3cm，显著降低了钻井液滤失量并提高了钻井液的封堵性能，效果远优于磺化酚醛树脂和羧甲基纤维素。
[0087]
综上，本发明的抗高温抗饱和盐降滤失剂可以在高温高盐条件下有效降低钻井液滤失量、提高钻井液封堵性能，满足深层、超深层钻井的需要。
[0088]
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0089]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0090]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0091]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。