專利名稱：一種超高密度鉆井液分散劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高密度鉆井液分散劑及制備方法，具體涉及超高密度鉆井液 (2. 5g/cm3 < P彡3. Og/cm3)用分散劑及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著世界 能源需求的增加和鉆探技術(shù)的發(fā)展，向地層深部尋找油氣已成必然。因此，深井、超深井的鉆探必將成為我國(guó)乃至全世界石油工業(yè)的一個(gè)重要方面。在深井、超深井鉆井過程中，由于地層壓力梯度的存在，井眼越深，井底壓力越高，為了平衡地層壓力，必然使用加重鉆井液，特別是在鉆遇異常高壓地層時(shí)，必須使用超高密度鉆井液。目前，常用的鉆井液加重材料是重晶石，在體系密度2. 70g/cm3以上的超高密度鉆井液中，重晶石的體積分?jǐn)?shù)占50%以上，固相之間的內(nèi)摩擦很大，粘度效應(yīng)很強(qiáng)，鉆井液容易增稠，流變性難以控制。為了解決這一難題，人們嘗試了多種措施。如使用純度更高，密度在4. 3g/cm3以上的重晶石粉，但這種級(jí)別的重晶石礦種較難尋找，規(guī)模化提供困難更大。此外，人們也嘗試采用對(duì)重晶石進(jìn)行表面改性，使重晶石表面更親水，阻止重晶石的聚結(jié)，增強(qiáng)在鉆井液中的分散性和懸浮性，從而改善鉆井液的流變性，但這種方法不僅重晶石處理量巨大，并且費(fèi)用較高。近年來，人們也考慮采用密度更高的鐵礦粉和重晶石混合加重，改善鉆井液流變性。但由于鐵礦粉具有磁性，在使用過程中容易粘附在鉆具上，出現(xiàn)鉆井液越循環(huán)越稠的現(xiàn)象。因此，在目前技術(shù)條件下，鐵礦粉并不適用于超高密度鉆井液。目前，人們對(duì)只采用普通重晶石作為加重材料的超高密度鉆井液研究較少，超高密度鉆井液用分散劑更是很少涉及。在專利86102915中公開了一種鉆井液用分散劑的制備方法，但這種產(chǎn)品并不適用于超高密度鉆井液，在專利200710049033. 5中將鉆井液降粘劑作為超高密度鉆井液分散劑使用，但其對(duì)加重材料重晶石的分散效果并不十分理想，不能明顯改善鉆井液的流變性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超高密度鉆井液分散劑。
本發(fā)明的目的還在于提供一種該分散劑的制備方法，該方法過程簡(jiǎn)單，制備時(shí)間短，對(duì)重晶石分散作用強(qiáng)，改善鉆井液流變性效果明顯。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用一種超高密度鉆井液分散劑，由含羧基單體A、含磺酸基單體B和有機(jī)胺單體C按質(zhì)量比10 I 10 I 10的比例混合后，加入分子量調(diào)節(jié)劑，經(jīng)自由基共聚而得到。
上述含羧基單體A可以是丙烯酸、馬來酸酐中的一種或兩種；
上述含磺酸基單體B可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧丁基磺酸中的一種或兩種；
上述有機(jī)胺單體C可以是丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨或烯丙基三甲基氯化銨中的一種或任意兩種組合。
上述分子量調(diào)節(jié)劑可以是對(duì)苯二酚、巰基乙酸、異丙醇、硫酸銅、氯化鐵、十二烷基硫醇或亞磷酸鈉。
超高密度鉆井液分散劑的制備方法包括以下步驟
(I)將含羧基單體A、含磺酸基單體B和有機(jī)胺單體C按質(zhì)量比10 :1 10 :1 10的比例混合后溶解于清水待用；
(2)將占混合物單體用量O. 5 % 5 %的過硫酸銨溶解于清水待用；
(3)將占混合物單體用量O. 3% 5%的分子量調(diào)節(jié)劑溶解于清水后加入四口燒瓶中并升溫至60°C ；
(4)將混合物單體溶液和過硫酸銨溶液一起加入反應(yīng)體系中，將體系升溫至90°C 反應(yīng)lh，得到單體含量10% 50%，相對(duì)分子質(zhì)量為3000 10000的分散劑產(chǎn)品，反應(yīng)結(jié)束后體系PH值中和至7，經(jīng)烘干、粉碎后得到超高密度鉆井液用分散劑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
超高密度鉆井液分散劑及制備方法簡(jiǎn)便可行，反應(yīng)時(shí)間短，在超高密度鉆井液中對(duì)重晶石具有良好的分散效果，經(jīng)120°C老化16h后，60°C下評(píng)價(jià)能明顯改善超高密度鉆井液流變性。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 :
將IOg丙烯酸、lg2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和Ig丙烯酰胺混合后溶解于30g 清水待用，將O. 06g的過硫酸銨溶解于30g清水待用，將O. 036g的對(duì)苯二酚溶解于60g清水并升溫至60°C,然后將反應(yīng)單體溶液和過硫酸銨溶液一起加入反應(yīng)體系中，然后將體系升溫至90°C反應(yīng)lh，得到單體含量10%，平均相對(duì)分子質(zhì)量為5000的分散劑產(chǎn)品，反應(yīng)結(jié)束后用氫氧化鈉中和體系至PH值為7，經(jīng)烘干、粉碎后得到超高密度鉆井液用分散劑。
實(shí)施例2 7 :步驟與實(shí)施例1相同，反應(yīng)物質(zhì)及用量表如表I所示
表I反應(yīng)物質(zhì)及用量表
實(shí)施例單體A單體B單體C過硫酸銨分子量調(diào)節(jié)劑單體含量2IOg丙烯酸lg2-丙烯酰氧丁基磺酸6g 二烯丙基二甲基氯化銨0.34g0.17g 巰基乙酸20%`3IOg丙烯酸10g2-丙烯酰胺基-2- 甲基丙磺酸IOg N,N-二甲基丙烯酰胺15g0.09g 異丙醇50%4IOg馬來酸酐5g2-丙烯酰氧丁基磺酸5g烯丙基三甲基氯化銨0.6gIg硫酸銅30%5IOg馬來酸酐5g2-丙烯酰氧丁基磺酸，5g2-丙烯酰胺基 -2-甲基丙磺酸2g丙烯酰胺，5g 烯丙基三甲基氯化銨0.27g0.81g 氯化鐵10%65g丙烯酸， 5g馬來酸酐3g2-丙烯酰氧丁基磺酸，5g2-丙烯酰胺基 -2-甲基丙磺酸3g烯丙基三甲基氯化銨，3gN,N- 二甲基丙烯酰胺0.72g0.24g 十二燒基硫醇40%72g丙烯酸， 8g馬來酸酐5g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2g丙烯酰胺，8g 二烯丙基二甲基氯化銨1.25g0.5g亞磷酸鈉20%
將實(shí)施例1反應(yīng)得到的分散劑產(chǎn)品加入超高密度鉆井液中，用高溫磙子爐120°C 高溫老化16h后，在60°C下用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定鉆井液流變性，結(jié)果如表2所示。
表2分散劑在密度2. 8g/cm3鉆井液中性能
權(quán)利要求
1.一種超高密度鉆井液分散劑，由含羧基單體A、含磺酸基單體B和有機(jī)胺單體C按質(zhì)量比10:廣10:廣10的比例混合后，加入分子量調(diào)節(jié)劑，經(jīng)自由基共聚而得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高密度鉆井液分散劑，其特征是所述含羧基單體A 可以是丙烯酸或馬來酸酐中的一種或兩種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高密度鉆井液分散劑，其特征是所述含磺酸基單體B可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧丁基磺酸中的一種或兩種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高密度鉆井液分散劑，其特征是所述有機(jī)胺單體C可以是丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨或烯丙基三甲基氯化銨中的一種或任意兩種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高密度鉆井液分散劑，其特征是分子量調(diào)節(jié)劑可以是對(duì)苯二酚、巰基乙酸、異丙醇、硫酸銅、氯化鐵、十二烷基硫醇或亞磷酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超高密度鉆井液分散劑，其特征是上述分子量調(diào)節(jié)劑可以是對(duì)苯二酚、巰基乙酸、異丙醇、硫酸銅、氯化鐵、十二烷基硫醇、亞磷酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高密度鉆井液分散劑，其特征是上述分子量調(diào)節(jié)劑可以是對(duì)苯二酚、巰基乙酸、異丙醇、硫酸銅、氯化鐵、十二烷基硫醇、亞磷酸鈉。
8.一種超高密度鉆井液分散劑的制備方法，包括以下步驟(1)將含羧基單體A、含磺酸基單體B和有機(jī)胺單體C按質(zhì)量比10:廣10:廣10的比例混合后溶解于清水待用；(2)將占混合物單體用量O.5% 5%的過硫酸銨溶解于清水待用；(3)將占混合物單體用量O.3% 5%的分子量調(diào)節(jié)劑溶解于清水后加入四口燒瓶中并升溫至60°C ；(4)將混合物單體溶液和過硫酸銨溶液一起加入反應(yīng)體系中，將體系升溫至90°C反應(yīng) lh，得到單體含量10% 50%，相對(duì)分子質(zhì)量為3000 10000的分散劑產(chǎn)品，反應(yīng)結(jié)束后體系pH值中和至7，經(jīng)烘干、粉碎后得到超高密度鉆井液用分散劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超高密度鉆井液分散劑的制備方法，其特征是所述含羧基單體A可以是丙烯酸或馬來酸酐中的一種或兩種；所述含磺酸基單體B可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧丁基磺酸中的一種或兩種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超高密度鉆井液分散劑的制備方法，其特征是所述有機(jī)胺單體C可以是丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨或烯丙基三甲基氯化銨中的一種或任意兩種組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高密度鉆井液分散劑及制備方法，超高密度鉆井液分散劑由含羧基單體A、含磺酸基單體B和有機(jī)胺單體C按質(zhì)量比10:1~10:1~10的比例混合后，加入分子量調(diào)節(jié)劑，經(jīng)自由基共聚而得到，本發(fā)明簡(jiǎn)便可行，反應(yīng)時(shí)間短，在超高密度鉆井液中對(duì)重晶石具有良好的分散效果，經(jīng)120℃老化16h后，60℃下評(píng)價(jià)能明顯改善超高密度鉆井液流變性。
文檔編號(hào)C08F220/58GK103045185SQ20111031525
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者謝建宇, 王中華, 張濱, 李彬, 王旭 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院