一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油天然氣鉆井領域，特別涉及一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著油氣鉆探的不斷深入，鉆井深度越來越深，地層溫度越來越高，當垂深超過 5000m時，地層溫度就會接近200°C ;另一方面，鉆遇的地層越來越復雜，特別是強水敏的泥 頁巖地層、鹽巖層、鹽膏層越來越多。所以，鉆井所遇到的難度越來越大，對鉆井液性能，尤 其是抗溫性、抑制性提出了更高的要求。為了有效解決復雜地層深井鉆井過程的井壁穩定 問題，常選用抗高溫的鹽水或飽和鹽水鉆井液。這就要求鉆井液處理劑同時具有耐高溫、抗 鹽的性能。鹽水鉆井液體系較淡水鉆井液體系具有更強的抑制性，能夠更好地抑制粘土水 化，保護井壁穩定，能夠更好地實現鉆井安全及油氣層保護。包被劑作為鹽水體系中重要組 成部分，其抗溫、抗鹽能力、鹽水中粘土吸附能力及包被抑制粘土水化能力能夠很大程度上 決定鹽水鉆井液的好壞。但目前大多數包被劑抗溫性不好，特別是溫度到達200°C后，包被 劑就會失效。

【發明內容】

[0003] 為了解決上述問題，本發明提供一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其制備方法。
[0004] 本發明通過如下技術方案實現：
[0005] 一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑，由按照重量份數計10-15份的丙烯酸、10-12 份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶聯劑、 0. 2-0. 5份的氯化鋁在0. 2-0. 5份引發劑的作用下共聚而成。所述的硅烷偶聯劑為乙烯基 三乙氧硅烷和異丁基三乙氧硅烷的一種或其組合。引發劑為過硫酸銨或過硫酸銨和亞硫酸 氫鈉的混合物。
[0006] 該鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑的制備方法，包括如下步驟（所有物質均按重量份 數計）：
[0007] 1)向反應釜中加入100-120份的水，將10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰 胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶聯劑和0. 2-0. 5份的氯 化鋁加入到反應釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0008] 2)調節步驟1中水溶液pH至8-12,之后通氮氣維持10-20min ;
[0009] 3)向反應釜中加入0.2-0. 5重量份引發劑，在20-60°C條件下，反應2-7h制得膠 液；
[0010] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑；
[0011] 所述步驟1)中，硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧硅烷和異丁基三乙氧硅烷的一種或 組合；
[0012] 所述步驟2)中，用氫氧化鈉或碳酸氫鈉調節pH值；
[0013] 所述步驟3)中，引發劑為過硫酸銨或過硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物。
[0014] 本發明的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑通過硅烷偶聯劑在包被劑的有機大分子和 無機鋁離子之間架起"分子橋"，使鋁離子很好的接到大分子上。包被劑大分子上引入三價 鋁離子，可以實現對粘土表面的快速吸附，達到強包被作用。
[0015] 本發明的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑的工作原理及有益效果是：該包被劑由丙 烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、對苯乙烯磺酸鈉、硅烷偶聯劑和氯化鋁在水溶液中共聚 而成的一種多元共聚物，共聚物中含有磺酸基團、苯環等結構，這些結構具有很強的抗鹽能 力；磺酸基團屬于抗高溫水化基團，能夠提高共聚物的熱穩定性；剛性基團增加了分子鏈 耐高溫剪切的的破壞作用；此外，共聚物中含有三價鋁離子，可以實現粘土表面的快速吸 附，提高了共聚物的包被作用。
【具體實施方式】
[0016] 以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明，本發明中的物質均按重量份數計。
[0017] 實施例1 :
[0018] 1)向反應釜中加入100份的水，將10份的丙烯酸、10份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、2份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 05份的乙烯基三乙氧硅烷和0. 2份的氯化鋁加入到反應釜 中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0019] 2)調節步驟1中水溶液pH至8,之后通氮氣維持IOmin ;
[0020] 3)向反應釜中加入0. 2份過硫酸銨，在60°C條件下，反應7h制得膠液；
[0021] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑。
[0022] 實施例2 :
[0023] 1)向反應釜中加入120份的水，將15份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、5份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 1份的異丁基三乙氧硅烷和0. 5份的氯化鋁加入到反應釜 中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0024] 2)調節步驟1中水溶液pH至12,之后通氮氣維持20min ;
[0025] 3)向反應釜中加入0. 15重量份過硫酸銨和0. 1重量份亞硫酸氫鈉，在20°C條件 下，反應2h制得膠液；
[0026] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑。
[0027] 實施例3 :
[0028] 1)向反應釜中加入110份的水，將12份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、4份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 03份的乙烯基三乙氧硅烷、0. 03份的異丁基三乙氧硅烷和 〇. 3份的氯化鋁加入到反應釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0029] 2)調節步驟1中水溶液pH至11，之后通氮氣維持15min ;
[0030] 3)向反應釜中加入0. 2重量份過硫酸銨和0. 2重量份亞硫酸氫鈉，在50°C條件 下，反應4h ;
[0031] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑.
[0032] 實施例4 :
[0033] 1)向反應釜中加入110份的水，將12份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、4份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 03份的乙烯基三乙氧硅烷、0. 03份的異丁基三乙氧硅烷和 〇. 3份的氯化鋁加入到反應釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0034] 2)調節步驟1中水溶液pH至11，之后通氮氣維持15min ;
[0035] 3)向反應釜中加入0. 25份過硫酸銨和0. 25份亞硫酸氫鈉，在50°C條件下，反應 4h ；
[0036] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑.
[0037] 實施例5 :
[0038] 1)向反應釜中加入120份的水，將10份的丙烯酸、10份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、2份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 08份的乙烯基三乙氧硅烷和0. 5份的氯化鋁加入到反應釜 中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0039] 2)調節步驟1中水溶液pH至12,之后通氮氣維持15min ;
[0040] 3)向反應釜中加入0. 5重量份過硫酸按，在60°C條件下，反應5h ;
[0041] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑。
[0042] 鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑效果評價。
[0043] ①鉆井液性能實驗
[0044] 在氯化鈉鹽水鉆井液體系、氯化鉀鉆井液體系及有機鹽鉆井液體系中分別加入 〇. 5 %抗高溫抗鹽包被劑和本領域常用包被劑測定流變性能。
[0045] 表1為鉆井液性能對比實驗
[0046]
【主權項】
1. 一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑，其特征在于，由按照重量份數計10-15份的丙烯 酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶 聯劑、0. 2-0. 5份的氯化鋁在0. 2-0. 5份引發劑的作用下共聚而成，所述的硅烷偶聯劑優選 為乙烯基三乙氧硅烷和異丁基三乙氧硅烷的一種或其組合。
2. 如權利要求1所述的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑，所述引發劑為過硫酸銨或過硫酸 銨和亞硫酸氫鈉的混合物。
3. 權利要求1所述的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟，所有物質均按重量份數計： 1) 向反應釜中加入100-120份的水，將10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2 甲基丙磺酸、2-5份的對苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶聯劑和0. 2-0. 5份的氯化鋁加 入到反應釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液； 2) 調節步驟1中水溶液pH至8-12,之后通氮氣維持10-20min ; 3) 向反應釜中加入0. 2-0. 5份引發劑，在20-60°C條件下，反應2-7h而制得膠液； 4) 將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機粉碎，制得鉆井液用 抗高溫抗鹽包被劑。
4. 如權利要求3所述的制備方法，步驟1)所述的硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧硅烷和異 丁基三乙氧硅烷的一種或其組合。
5. 如權利要求3所述的制備方法，所述步驟2)中，用氫氧化鈉或碳酸氫鈉調節pH值。
6. 如權利要求3所述的制備方法，所述步驟3)中，引發劑為過硫酸銨或過硫酸銨和亞 硫酸氫鈉的混合物。
【專利摘要】本發明公開了一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其制備方法，該抗高溫抗鹽包被劑是由按照重量份數計10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對苯乙烯磺酸鈉、0.05-0.1份的硅烷偶聯劑、0.2-0.5份的氯化鋁在引發劑的作用下共聚而成的一種多元共聚物，本發明的包被劑中含有磺酸基團、苯環等結構，具有很強的抗溫、抗鹽性能。此外，本發明包被劑中引入三價鋁離子，可以實現粘土表面的快速吸附，提高了包被劑的包被作用。本發明的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑可應用于氯化鈉鉆井液體系、氯化鉀鉆井液體系及有機鹽鉆井液體系等。
【IPC分類】C08F220-06, C08F220-58, C08F212-14, C09K8-035
【公開號】CN104610938
【申請號】CN201510031393
【發明人】李廣環, 王偉忠, 谷艷峰, 張坤, 龍濤, 馬紅, 侯士立, 王磊磊, 霍寶玉
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月22日