CN105367710A

CN105367710A - 一种用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法

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Publication number: CN105367710A
Application number: CN201510988818.3A
Authority: CN
Inventors: 宋介珍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-26
Filing date: 2015-12-26
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明涉及一种用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，属石油钻井油田化学高分子聚合物技术领域。步骤：在反应器中加入丙烯酰胺单体、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、乙撑硫脲、丙烯酸羟丙酯、腰果酚、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、顺丁烯二酸酐、聚乙烯醇缩丁醛、扩链剂、水、交联剂、表面活性剂、催化剂，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入惰性气体以除去反应体系中的溶解氧；反应体系降温，再加入引发剂，升温进行聚合反应；得到的反应物得到的胶状物取出，造粒、烘干、粉碎后，得到改性聚丙烯酰胺降滤失剂。本发明提供的改性聚丙烯酰胺降滤失剂具有抗高温性能好、降滤损失小的优点。

Description

一种用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，属石油钻井油田化学高分子聚合物技术领域。

背景技术

在石油天然气钻井施工过程中，为达到井壁稳定及保护油气层的目的，加入降滤失剂降低钻井液滤失量，是必须采取的措施。降滤失剂多为水溶性高分子化合物，常用的降滤失剂有羧甲基纤维素、树脂类、丙烯酰胺类以及改性淀粉等。但这些降滤失剂降低滤失量的同时，往往引起钻井液粘度大幅度增大，使钻井液流动性变差，这将使冲放钻井液的次数增多，造成钻井液的浪费。

降滤失剂的作用原理有：第一、护胶作用。为了形成渗透率低的泥饼，要求钻井液中粘土颗粒粒径有合适的大小分布，同时要求有较多的细颗粒。降滤失剂的护胶作用在于（1）吸附在粘土表面形成吸附层，以阻止粘土颗粒絮凝变大；（2）能把在钻井液循环搅拌下所拆散的细颗粒通过吸附稳定下来，不再粘结成大颗粒。这样增加了细颗粒的比例，有利于形成致密泥饼。第二、提高滤液粘度可以降低滤失量。滤失量与钻井液滤液粘度的0.5次方成反比。有机降滤失剂加入钻井液后提高了滤液粘度,使滤失量降低。第三增加钻井液中粘土颗粒的水化程度,可以降低滤失量。降滤失剂吸附在钻井液中的粘土颗粒上,使其水化程度增加颗粒的水化膜增厚,形成的滤饼在高压下易变形,滤饼的渗透率降低。第四、降滤失剂分子本身的堵孔作用。有机高分子降滤失剂的分子尺寸在胶体颗粒范围内，加入这些外理剂后，它们一方面是分子的长链楔入滤饼的间隙中，另一方面长链分子卷曲成球状，堵塞滤饼微孔隙，使滤饼薄而致密，从而降低滤失量。

CN104531101A公开一种钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用，其中所述的制备方法包括如下步骤：将白糊精、黄糊精、烧碱、95％乙醇、水和环氧氯丙烷按照30～50:30～50:7～15:10～20:5～10:9～18的重量比在70～90℃下反应2.5～3小时，冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用降滤失剂。CN102746834A公开一种聚合物降滤失剂及其制备方法，具体是将酸性单体先用氢氧化钠中和，然后加入非离子性单体丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺，控制聚合体系的pH值在6.0～11.0，以氧化-还原引发体系作为引发剂，在分子量调节剂存在下进行水溶液聚合而成，反应的起始温度为10～80℃，聚合反应5～60分钟之内完成，得到的多孔弹性体易于烘干、粉碎得到超高温聚合物降滤失剂，其1%水溶液表观粘度在8～15mPa.s。但是上述的降滤失剂存在着抗高温性能不高、在实际使用时降滤损失大的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有抗高温性能好、降滤损失小的优点的改性聚丙烯酰胺降滤失剂，技术方案是：

一种用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

第1步、按重量份计，在反应器中加入丙烯酰胺单体50～60份、1,3-丁二醇二丙烯酸酯5～10份、乙撑硫脲3～7份、丙烯酸羟丙酯3～6份、腰果酚4～7份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5～8份、顺丁烯二酸酐3～4份、聚乙烯醇缩丁醛2～8份、扩链剂5～10份、水400～700份、交联剂2～8份、表面活性剂5～8份、催化剂5～8份，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入惰性气体以除去反应体系中的溶解氧；

第2步、将第1步所得的反应体系降温到5～15℃，再加入引发剂5～8份，升温进行聚合反应；

第3步、将第2步得到的反应物得到的胶状物取出，造粒、烘干、粉碎后，得到改性聚丙烯酰胺降滤失剂。

所述的第1步中，表面活性剂是指脱水山梨糖醇酯类表面活性剂。

所述的第1步中，扩链剂为l,4-丁二醇、新戊二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二羟甲基丙酸中的一种或几种的混合物。

所述的第1步中，所述的交联剂为苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、邻苯二甲酸二烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯腈中的一种或多种。

所述的第1步中，惰性气体选自氢气、氦气或者氮气。

所述的第1步中，催化剂是次磷酸或二月桂酸二丁基锡。

所述的脱水山梨糖醇酯类表面活性剂选自脱水山梨糖醇单棕榈酸酯或者脱水山梨糖醇单油酸酯。

所述的第2步中，引发剂选自偶氮二异丁脒盐酸盐、2,2-偶氮（2-脒基丙烷）盐酸盐或者2，2-偶氮[2-（2-咪唑啉-2-基）丙烷]二盐酸盐。

所述的第2步中，聚合反应的温度是50～60℃。

有益效果

本发明提供的改性聚丙烯酰胺降滤失剂具有抗高温性能好、降滤损失小的优点。

具体实施方式

实施例1

第1步、在反应器中加入丙烯酰胺单体50g、1,3-丁二醇二丙烯酸酯5g、乙撑硫脲3g、丙烯酸羟丙酯3g、腰果酚4g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5g、顺丁烯二酸酐3g、聚乙烯醇缩丁醛2g、扩链剂l,4-丁二醇5g、水400g、交联剂丙烯腈2g、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯5g、催化剂二月桂酸二丁基锡5g，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入氦气以除去反应体系中的溶解氧；

第2步、将第1步所得的反应体系降温到5℃，再加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐5g，升温50℃进行聚合反应；

实施例2

第1步、在反应器中加入丙烯酰胺单体60g、1,3-丁二醇二丙烯酸酯10g、乙撑硫脲7g、丙烯酸羟丙酯6g、腰果酚7g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8g、顺丁烯二酸酐4g、聚乙烯醇缩丁醛8g、扩链剂l,4-丁二醇10g、水700g、交联剂丙烯腈8g、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯8g、催化剂二月桂酸二丁基锡8g，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入氦气以除去反应体系中的溶解氧；

第2步、将第1步所得的反应体系降温到15℃，再加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐8g，升温60℃进行聚合反应；

实施例3

第1步、在反应器中加入丙烯酰胺单体55g、1,3-丁二醇二丙烯酸酯7g、乙撑硫脲5g、丙烯酸羟丙酯5g、腰果酚5g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6g、顺丁烯二酸酐3g、聚乙烯醇缩丁醛5g、扩链剂l,4-丁二醇7g、水600g、交联剂丙烯腈5g、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯6g、催化剂二月桂酸二丁基锡6g，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入氦气以除去反应体系中的溶解氧；

第2步、将第1步所得的反应体系降温到8℃，再加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐6g，升温55℃进行聚合反应；

对照例1

与实施例3的区别在于：未在第1步中加入单体腰果酚。

第1步、在反应器中加入丙烯酰胺单体55g、1,3-丁二醇二丙烯酸酯7g、乙撑硫脲5g、丙烯酸羟丙酯5g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6g、顺丁烯二酸酐3g、聚乙烯醇缩丁醛5g、扩链剂l,4-丁二醇7g、水600g、交联剂丙烯腈5g、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯6g、催化剂二月桂酸二丁基锡6g，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入氦气以除去反应体系中的溶解氧；

对照例2

与实施例3的区别在于：未在第1步中加入单体顺丁烯二酸酐。

第1步、在反应器中加入丙烯酰胺单体55g、1,3-丁二醇二丙烯酸酯7g、乙撑硫脲5g、丙烯酸羟丙酯5g、腰果酚5g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6g、聚乙烯醇缩丁醛5g、扩链剂l,4-丁二醇7g、水600g、交联剂丙烯腈5g、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯6g、催化剂二月桂酸二丁基锡6g，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入氦气以除去反应体系中的溶解氧；

对照例3

与实施例3的区别在于：未在第1步中加入单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

第1步、在反应器中加入丙烯酰胺单体55g、1,3-丁二醇二丙烯酸酯7g、乙撑硫脲5g、丙烯酸羟丙酯5g、腰果酚5g、顺丁烯二酸酐3g、聚乙烯醇缩丁醛5g、扩链剂l,4-丁二醇7g、水600g、交联剂丙烯腈5g、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯6g、催化剂二月桂酸二丁基锡6g，混合均匀，加入磷酸调节体系pH值至4～6，通入氦气以除去反应体系中的溶解氧；

对本发明产品的抗温性及降滤失效果评价，结果如下：

在淡水基浆中的性能评价

4%淡水基浆配置：在高速搅拌杯中加入400mL水，搅拌下加入0.48g碳酸钠、16g试验用钠膨润土，高搅20min，密封放置24h。

实验浆配制：将实施例和对照例中制备得到的降滤失剂加入到4%淡水基浆中，制备浓度为0.01g/mL的实验浆，在270℃下滚动老化16h后冷却取出，按GB/T16783.1测定其流变性能和中压滤失量FLAPI，其中流变性能包括表观粘度AV、塑形粘度PV和屈服值YP，其测试结果见表1。

表1

	AV /mPa·s	PV / mPa·s	YP /Pa	FL /mL
					基浆	8.0	5.0	3.0	46.0
实施例1的实验浆	4.0	2.6	0.7	11.5
					实施例2的实验浆	4.5	2.8	0.8	10.5
实施例3的实验浆	3.5	2.5	0.5	10.8
					对照例1的实验浆	5.6	3.5	1.2	16.4
对照例2的实验浆	5.4	3.6	1.3	15.8
					对照例3的实验浆	5.4	3.4	1.2	16.8

在4%基浆中加入本发明产品后，本发明的降滤失剂效果好，由表1结果表明，在4%基浆中加入本发明产品后，经270℃/16h老化，滤失量由46.0mL降至11.0mL左右，说明该降滤失剂具有良好的抗高温降滤失效果。另外，实施例3相对于对照例1来说，单体腰果酚的加入可以显著降低基浆的表观粘度；实施例3相对于对照例2来说，单体顺丁烯二酸酐的加入可以降低塑形粘度和屈服值；实施例3相对于对照例3来说，单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的加入可以降低中压滤失量。

Claims

1.一种用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，表面活性剂是指脱水山梨糖醇酯类表面活性剂。

3.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，扩链剂为l,4-丁二醇、新戊二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二羟甲基丙酸中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，所述的交联剂为苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、邻苯二甲酸二烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯腈中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，惰性气体选自氢气、氦气或者氮气。

6.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，催化剂是次磷酸或二月桂酸二丁基锡。

7.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的脱水山梨糖醇酯类表面活性剂选自脱水山梨糖醇单棕榈酸酯或者脱水山梨糖醇单油酸酯。

8.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，引发剂选自偶氮二异丁脒盐酸盐、2,2-偶氮（2-脒基丙烷）盐酸盐或者2，2-偶氮[2-（2-咪唑啉-2-基）丙烷]二盐酸盐。

9.根据权利要求1所述的用于钻井液的改性聚丙烯酰胺降滤失剂的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，聚合反应的温度是50～60℃。