鉆井液用提切降濾失劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油田鉆井液用助劑技術領域，具體涉及一種鉆井液用提切降濾失劑及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 在鉆井過程中，鉆井液處理劑的加入是保證鉆井過程順利進行的必要條件。如今， 隨著世界油氣資源需求的迅猛增加，石油鉆探技術的不斷發展，鉆遇地層日趨復雜，水平 井、大位移井數量迅速增加，深水鉆井、無固相鉆井等技術迅速發展。深水鉆井過程中，井眼 與隔水管之間溫度和流速變化較大，鉆井液體系的流變性能容易波動，井控難度增大，特別 是對降濾失性能和攜砂性能提出了更高的要求。無固相鉆井液的密度低，潤滑、冷卻性能 好，有利于提尚鉆速和減小漏失能大大提尚鉆頭尚效破巖能力，能提尚鉆頭壽命，因此應用 越來越廣；但是其存在失水大，攜巖能力差等缺點。大位移井可以充分利用已有平臺或陸基 開發邊際油田以及海上油氣田，把許多油氣藏串聯起來，可以節省大量重復建設的費用節 省投資；但是大位移井存在大段的水平段，水平段對泥漿的攜砂能力和懸浮性能要求非常 尚。
[0003] 這些先進的鉆井技術迅速發展，這便對鉆井液工藝提出了越來越高的要求。鉆井 液的切力小，懸浮性差，攜砂困難，直接影響重晶石沉降、當量循環密度、激動壓力和抽吸壓 力等，容易引起沉沙卡鉆等不良后果；因此，提切劑的加入可以適當控制切力，是復雜經鉆 井成功的保證。降濾失劑通過在井壁形成低滲透率、薄而致密的濾餅而降低鉆井液的濾失 量，從而避免井徑不規則、井壁垮塌、損害油氣層、卡鉆以及測井不準等不良狀況發生。
[0004] 目前的油田鉆井液用提切劑以黃原膠用量最大，但是其在提高切力的同時會大幅 提高表觀粘度，給鉆井液的維護帶來困難。但具備良好的抗溫性抗鹽性、能夠提高鉆井液的 懸浮性和攜砂性、又不會大幅提高鉆井液表觀粘度的產品卻很少。因此，目前需要開發出提 切能力強又不大幅增加鉆井液表觀粘度、同時具有一定的降濾失性能和抗溫抗鹽效果好的 提切劑產品，來滿足當前現場鉆井液的維護和處理的需要。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中存在的缺陷，本發明的一個目的是提供一種鉆井液用提切降濾失 劑，該鉆井液用提切降濾失劑具有良好的提切性能和降濾失性能，抗鹽能力強，抗溫效果 好。
[0006] 本發明的另一個目的是提供一種鉆井液用提切降濾失劑的制備方法，該方法，該 方法工藝合理，條件溫和、可控，無后處理。
[0007] 為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：鉆井液用提切降濾失劑，由交聯淀粉 與改性后的天然纖維和生物膠在引發劑A的作用下與共聚單體進行接枝共聚制得，其中， 以交聯淀粉重量為基準，其他各原料的重量分數為，
[0008] 生物膠 10 ~ 35% 天然纖維 10~35% 堿化劑 2 ~ 8% 氯乙酸鈉 1 ~ 5% 環氧氯丙烷 0. 5 ~ 3% 共聚單體 20~60% 引發劑A 0. 5~2%。
[0009] 進一步，所述交聯淀粉采用以下方法制備：
[0010] (1)稱取包含淀粉在內的各原料，以原料淀粉重量為基準，其他各原料的重量分數 為：
[0011] 有機膦酸鹽 5~10% 有機溶劑 30~40% 氯乙酸鈉 5~15% 引發劑B 0. 05 ~ 1% 交聯劑 0. 05 ~ 0. 1% 堿化劑 5~15%;
[0012] (2)按配比將淀粉、有機溶劑及緩沖溶液加入到反應釜R2中，同時將所述比例的 有機膦酸鹽配成25?30wt %的有機膦酸鹽水溶液，也加入到反應釜R2中，升溫且保持溫度 在40?60°C之間，攪拌反應0. 5?Ih ;
[0013] (3)將所述比例的堿化劑溶于水，制成45?50wt %堿化劑水溶液，并將堿化劑水 溶液加入到反應釜R2中，保持溫度在60?90°C，攪拌20?30分鐘；
[0014] (4)將所述比例的氯乙酸鈉溶于水，制成20?30wt%氯乙酸鈉水溶液，并將氯乙 酸鈉水溶液加入到反應釜R2中，保持溫度在60?90°C之間，攪拌反應1?I. 5h ;
[0015] (5)將交聯劑、引發劑B分別溶于溶劑中配成20?30wt %交聯劑溶液、20? 30wt %引發劑B溶液，并加入到反應釜R2中，攪拌，待溫度升至80?KKTC之間，保溫反應 0· 5 ?Ih ;
[0016] (6)蒸餾回收步驟（5)所得反應產物中的溶劑，將產物進行烘干、粉碎，過篩即得 交聯淀粉。
[0017] 再進一步，制備交聯淀粉時，淀粉選自玉米淀粉、木薯淀粉或土豆淀粉中的任意一 種或兩種以上組成的混合物；有機膦酸鹽選自水楊酸基膦酸鹽、二乙基乙烯基膦酸鹽、焦 磷酸雙酯中的一種或兩種以上按一定比例組成的混合物所述，有機膦酸鹽可以是鈉鹽或鉀 鹽；有機溶劑為甲醇或體積濃度為80?90%的酒精；緩沖溶液的pH為7?9,配制緩沖溶 液的緩沖劑為磷酸二氫鈉和磷酸一氫鈉的混合物或磷酸一氫鈉和檸檬酸的混合物或二者 的組合；堿化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀或二者的混合物；交聯劑選自環氧氯丙烷、三氯氧 磷、甲醛中任意一種或多種組成的混合物；引發劑B為過硫酸銨和亞硫酸鈉的混合物、過氧 化氫和酒石酸的混合物、過硫酸鉀和氯化亞鐵的混合物中的任意一種或多種的組合。
[0018] 本文中，制備提切降濾失劑時，其他各原料的重量分數是指其他各原料的重量與 交聯淀粉重量的比值；制備交聯淀粉時，其他各原料的重量分數是指其他各原料的重量與 淀粉重量的比值。
[0019] 本發明的原料交聯淀粉可以是現有方法改性得到的交聯淀粉。優選情況下，本發 明的原料交聯淀粉采用上述方法制備，其制備方法同時記載在本發明同日遞交的發明名稱 為"鉆井液用交聯淀粉及其制備方法"的專利申請中。
[0020] 進一步，所述生物膠選自黃原膠、瓜爾膠、果膠中的任意一種或兩種以上組成的混 合物；天然纖維為麻纖維、棉纖維、木粉和果殼中的一種或兩種。
[0021] 進一步，堿化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀或二者的混合物。
[0022] 進一步，所述的共聚單體為丙烯酰胺、順丁烯二酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 和丙烯酸中的一種或兩種。
[0023] 進一步，所述引發劑A為硝酸鈰銨、過硫酸銨、過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉中的一種或 兩種。
[0024] 本發明提供的上述鉆井液用提切降濾失劑的制備方法包括以下步驟：
[0025] (1)按配比將天然纖維和生物膠加入到反應釜Rl中；將堿化劑溶于水，將制成的 堿化劑水溶液加入到反應釜Rl中，攪拌混合均勻；
[0026] (2)按配比將氯乙酸鈉溶于水，將制成的氯乙酸鈉水溶液加入到反應釜Rl中，保 持溫度在50?80°C之間，攪拌反應30?50分鐘；
[0027] (3)按配比將環氧氯丙烷加入到反應釜Rl中，保持溫度在50?80°C之間，攪拌反 應30?50分鐘；
[0028] (4)將交聯淀粉在攪拌條件下加入到反應釜Rl中，繼續保持溫度在50?80°C之 間，攪拌混合均勻；
[0029] (5)按配比將引發劑A溶于水，將配制成的引發劑A水溶液加入到反應釜Rl中，攪 拌混合均勾；
[0030] (6)按配比將共聚單體溶于水，將制成的共聚單體水溶液加入到反應釜Rl中，攪 拌混合均勻，保持溫度在50?80°C之間反應20?40分鐘即可得產物。
[0031] 進一步，步驟⑴中堿化劑水溶液的濃度為30?40wt% ;步驟⑵中氯乙酸鈉水 溶液的濃度為30?40wt%;步驟（5)中引發劑A水溶液的濃度為5?IOwt%;步驟（6)中 共聚單體水溶液的濃度為40?50wt %。
[0032] 進一步，所述制備方法還包括，將步驟（6)的產物進行烘干、粉碎，即得鉆井液用 提切降濾失劑成品。可根據實際需要控制粉碎程度，得到所需要的成品顆粒度。
[0033] 本發明提供的鉆井液用提切降濾失劑（本文簡稱VIF)具有以下顯著的特點和優 占 .
[0034] 第一、VIF產品中含有綜合性能結構調整組份一一交聯淀粉和改性天然纖維與生 物膠的接枝共聚物，同時其分子鏈具有很強的伸展能力，在水中攪拌后能迅速分散、伸展并 形成具有一定強度的空間網狀結構，具有一定的塑性，可科學調整鉆井液的的表觀粘度和 靜切力的大小，使得VIF在不大幅提高鉆井液表觀粘度的同時，可以具有較高的塑性粘度 和屈服值，從而自由調節動塑比（YP/PV)。
[0035] 第二，該VIF產品在飽和鹽水基漿中具有優秀的降濾失性能和提切效果，表明其 抗鹽能力強。
[0036] 第三，該VIF產品抗溫效果好，其在飽和鹽水體系中160°C下老化16h，依然具有良 好的降濾失性能和提切性能。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步描述。
[0038] 實施例1
[0039] 該實施例用于說明本發明中交聯淀粉的制備方法。
[0040] 將玉米淀粉lOOKg、酒精（85% v/v)30Kg加入到反應釜R2中，將水楊酸基磷酸鈉 6Kg溶于水制成的30wt %水楊酸基膦酸鈉水溶液加入到反應釜R2中，將0. 3Kg磷酸二氫鈉 溶于I. 5Kg水中制得的溶液和I. 8Kg磷酸一氫鈉溶于9Kg水中制得的溶液混合得到緩沖溶 液（pH為7-9)，將緩沖溶液加入到反應釜R2中，攪拌均勻后，快速升溫，保持溫度在50°C左 右反應30分鐘；將氫氧化鈉8Kg溶液水制成的50wt %的氫氧化鈉水溶液緩慢加入到反應 釜R2中，保持溫度在70°C，充分攪拌20分鐘后，將IOKg氯乙酸鈉制成30wt %的氯乙酸鈉 水溶液，并加入到反應釜R2中，保持溫度70°C左右，充分反應60分鐘；將0.07Kg環氧氯丙 烷溶于酒精（85% v/v)中制成30wt%環氧氯丙烷酒精溶液，并加入反應釜R2中，充分攪 拌，將0. 05Kg過硫酸銨溶于水中制成的30wt%過硫酸銨水溶液和0. 05Kg亞硫酸鈉溶于水 中制成的30wt %亞硫酸鈉水溶液同時加入到反應釜R2中快速攪拌，保持溫度90°C左右，反 應40分鐘后，將反應產物蒸餾回收酒精，再依次進行烘干、粉碎、過60目標準篩，得到交聯 淀粉成品。
[0041] 實施例2
[0042] 該實施例用于說明本發明提供的鉆井液用提切降濾失劑的制備方法。
[0043] 分別稱取瓜兒膠10Kg、黃原膠8Kg和棉纖維10Kg，加入到反應釜Rl中；稱取氫氧 化鈉3Kg配制成質量分數為30%的水溶液加入到反應釜Rl中，勻速攪拌10分鐘；稱取2Kg 氯乙酸鈉配制成濃度為40wt%的水溶液加入到反應釜Rl中，勻速攪拌35分鐘，保持溫度 60°C左右；稱取IKg環氧氯丙烷加入到反應釜Rl中，勻速攪拌，同時保持溫度在60°C左右， 反應時間為35分鐘；稱取實施例1制得的IOOKg交聯淀粉在攪拌條件下緩慢加入到反應 釜Rl中，繼續保持溫度在60°C之間，勻速攪拌20分鐘；稱取0. 5Kg硝酸鈰銨配制成濃度為 5wt %水溶液加入到反應釜Rl中，快速攪拌均勻；稱取40Kg丙烯酰胺單體溶于水制成濃度 為40wt%水溶液加入到反應釜Rl中