CN109401734A - 钻井液用降滤失剂高分子聚酯物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种钻井液用降滤失剂高分子聚酯物及其制备方法，降滤失剂高分子聚酯物是由下述原料制成的：清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾、引发剂、羧甲基纤维素、碳酸钙粉末。制备方法：水溶液聚合，制备共聚物粉末，制备降滤失剂高分子聚酯物。降滤失剂高分子聚酯物性能为：水分≤10.0％，筛余量≤12.0％，淡水浆150℃热滚16h后室温中压滤失量≤15.0ml，150℃高温高压滤失量≤35.0ml，盐水浆150℃热滚16h后室温中压滤失量≤20.0ml，150℃高温高压滤失量≤40.0ml。本发明解决了现在钻井过程中降滤失剂抗温抗盐性能差、生产成本高、工艺复杂的问题，同时它具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。

Description

钻井液用降滤失剂高分子聚酯物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻井液助剂，具体是一种钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。本发明还涉及所述钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法。
背景技术
随着工业发展对石油需求量的不断增加，需要开发储藏在地层深处的油气资源，这对钻井技术提出了更高的要求。深井、超深井、水平井、大位移井作业中由于降滤失剂抗温及抗盐性能不好所导致的钻井液体系滤失量过大，井壁稳定性差而可能造成井下复杂情况发生。而目前市面常用降滤失剂在井中效果不显著，难以满足钻井需要；传统钻井液材料难以降解，会对储层造成很大程度的污染，影响后期油气井的开采产量。
发明人检索到以下相关专利文献：CN106854259A公开了一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法，制备方法为：按比例在水中依次加入将含磺酸基单体、含不饱和双键的有机硅单体、聚阴离子纤维，调节pH为7-8，在引发剂条件下反应制得。CN106543367A公开了一种钻井液用高分子抗盐抗高温降滤失剂及其制备方法,其特征在于：该降滤失剂由以下组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：蒸馏水180～220份、淀粉15～20份、魔芋粉20～25份、氢氧化钠2～5份、丙烯磺酸钠25～30份、DMDAAC 10～15份、N，N-亚甲基双丙烯酸胺0.3～0.8份、N-乙烯吡咯烷酮3～10份、引发剂0.5～1.5份。CN106590556A公开了一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂，其特征在于：所述油田钻井液抗复合盐水降滤失剂由下列原料按照如下重量份合成：褐煤20～45份、木质纤维素4～10份、焦磷酸钠1～3份、水25～45份。CN106634875A公开了一种钻井液用降滤失剂，包含以下组分：油相30～70重量份；非离子表面活性剂10～30重量份；纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液20～50重量份。还提供了所述的钻井液用降滤失剂的制备方法：将非离子表面活性剂与油相比例混合，在20℃～40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌10min～30min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌10min～30min，即得到所述降滤失剂。CN107033280A公开了一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，其制备方法是：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，充分溶解后，用氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液pH值，将pH值调节为7.5～7.7之间，然后加入分散剂，充分混合后转入反应釜中，通氮气除氧40～80min，加入引发剂在14～16℃下引发聚合，并通过分子量调节剂调整产品分子量，从而得到合适分子量的产品，反应结束后取出胶状物，将聚合物造粒并进行烘干干燥、粉碎过筛即得该产品。
以上这些技术对于如何使钻井液用降滤失剂能够解决现在钻井过程中降滤失剂抗温抗盐性能差的问题，同时该降滤失剂能有效降低对储层的污染，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，它具有良好的降滤失性能，能在高温、高盐条件下使用，钻井液流变性良好，能适应复杂的钻井条件，有利于井壁的稳定，从而解决现在钻井过程中降滤失剂抗温抗盐性能差的问题，同时该降滤失剂高分子聚酯物具有较强的生物降解性，能有效降低对储层的污染。
为此，本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用降滤失剂高分子聚酯物(或者说是钻井液用降滤失剂高分子聚酯材料，或者说是作为钻井液降滤失剂用的高分子聚酯物，聚酯材料)，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至80℃～90℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6～7h(6～7小时)，温度为80℃～90℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在100℃～120℃温度下烘干，具体是将共聚物溶液放于(上端开口的)铁桶(也可以是薄钢板制得的桶)内，或者是将共聚物溶液放于(上端开口的)塑料桶内，再将所述铁桶或者塑料桶放在烘箱的恒温室内的搁架上进行烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素(羧甲基纤维素钠)、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
上述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠中的一种或几种以任意比例形成的组合物。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的步骤①中搅拌速率最好为50～100r/min，步骤③中搅拌速率最好为50～100r/min。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾与亚硫酸氢钠三种原料的组合物，过硫酸铵、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶2∶2。
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至80℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为7h，温度为80℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在100℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠两种原料的组合物，过硫酸钾与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶0.5。
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至85℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6.5h，温度为85℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在110℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸铵。
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至90℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6h，温度为90℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在120℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
本发明的降滤失剂高分子聚酯物达到了良好的性能效果，参见本说明书后面的表1，本发明的降滤失剂高分子聚酯物性能为：水分≤10.0％，筛余量≤12.0％，淡水浆150℃热滚16h后室温中压滤失量≤15.0ml，150℃高温高压滤失量≤35.0ml，盐水浆150℃热滚16h后室温中压滤失量≤20.0ml，150℃高温高压滤失量≤40.0ml。本发明在经过150℃高温老化后仍能较好地降低钻井液的滤失量，体现出了良好的抗温和抗盐性能，能适应复杂的钻井条件，具有良好的耐温抗盐性能。
本发明的降滤失剂高分子聚酯物与现有技术比较具有以下有益效果：(1)所述降滤失剂高分子聚酯物，具有良好的降滤失性能，能在高温、高盐条件下使用(本发明能抗180℃高温)，钻井液流变性良好，能适应复杂的钻井条件，有利于井壁的稳定。(2)所述降滤失剂高分子聚酯物制备过程简单，易于实施，生产成本低。(3)所述降滤失剂高分子聚酯物无毒、无害，自然条件下能自然缓慢降解，能很好的保护油气层。
综上所述，本发明具有良好的降滤失性能，能在高温、高盐条件下使用，钻井液流变性良好，能适应复杂的钻井条件，有利于井壁的稳定。本发明解决了现在钻井过程中降滤失剂抗温抗盐性能差、生产成本高、工艺复杂的问题，同时该降滤失剂高分子聚酯物具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾与亚硫酸氢钠三种原料的组合物，过硫酸铵、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶2∶2。
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至80℃，开启搅拌(搅拌速率为75～90r/min)，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为7h，温度为80℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在100℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀(搅拌速率为75～90r/min)，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
实施例2：本发明所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠两种原料的组合物，过硫酸钾与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶0.5。
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至85℃，开启搅拌(搅拌速率为70～80r/min)，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6.5h，温度为85℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在110℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀(搅拌速率为70～80r/min)，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
实施例3：本发明所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸铵。
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至90℃，开启搅拌(搅拌速率为50～65r/min)，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6h，温度为90℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在120℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀(搅拌速率为50～65r/min)，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
以下为本发明的试验部分：
本发明的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物可适用不同工况的油田开采钻井液体系。在钻井液体系中的用量(加量)根据实际的钻井地质条件而定，不同区块的地质条件决定了降滤失剂高分子聚酯物加量的不同，如在我国鄂尔多斯盆地东缘煤层气钻井过程中，降滤失剂高分子聚酯物的加量一般为2％～4％(重量百分比)。实施例1、2、3中降滤失剂高分子聚酯物的加量为3％。表1为(以上)各实施例制备的降滤失剂高分子聚酯物性能测定结果。
表1各实施例制备的降滤失剂高分子聚酯物性能测定结果
由表1可知：本发明各实施例制备的降滤失剂高分子聚酯物均能达到良好的性能效果。与已有相关的降滤失剂相比，本发明(以上各实施例)的制造成本皆降低了20％以上。
本发明的降滤失剂高分子聚酯物与现有技术比较具有以下有益效果：(1)所述降滤失剂高分子聚酯物具有良好的降滤失性能，本发明能抗180℃高温(在180℃时其性能测定结果依然良好)，它能在高温、高盐条件下使用，钻井液流变性良好，能适应复杂的钻井条件，有利于井壁的稳定；(2)所述降滤失剂高分子聚酯物制备过程简单，易于实施，生产成本低；(3)所述降滤失剂高分子聚酯物无毒、无害，自然条件下能自然缓慢降解，能很好的保护油气层。
综上所述，本发明解决了现在钻井过程中降滤失剂抗温抗盐性能差、生产成本高、工艺复杂的问题，同时该降滤失剂高分子聚酯物具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。

Claims (9)

1.一种钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至80℃～90℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6～7h，温度为80℃～90℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在100℃～120℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
2.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，其特征在于上述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠中的一种或几种以任意比例形成的组合物。
3.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾与亚硫酸氢钠三种原料的组合物，过硫酸铵、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶2∶2；
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至80℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为7h，温度为80℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在100℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
4.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠两种原料的组合物，过硫酸钾与亚硫酸氢钠的重量之比为1∶0.5；
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至85℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6.5h，温度为85℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在110℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
5.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸铵；
所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至90℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6h，温度为90℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在120℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物，其特征在于上述的步骤①中搅拌速率为50～100r/min，步骤③中搅拌速率为50～100r/min。
7.一种权利要求1所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①水溶液聚合：按上述重量配比在反应釜内加入清水、丙烯酸、马来酸酐、氢氧化钾，缓慢加热至80℃～90℃，开启搅拌，再加入引发剂进行水溶液聚合反应，聚合反应时间为6～7h，温度为80℃～90℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在100℃～120℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂高分子聚酯物：将上述重量配比的羧甲基纤维素、碳酸钙粉末加入到所述共聚物粉末中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂高分子聚酯物。
8.根据权利要求7所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法，其特征在于上述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠中的一种或几种以任意比例形成的组合物。
9.根据权利要求7所述的钻井液用降滤失剂高分子聚酯物的制备方法，其特征在于上述的步骤①中搅拌速率为50～100r/min，步骤③中搅拌速率为50～100r/min。
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