水溶性加重材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油氣田鉆完井中的鉆井液和完井液領域，特別設及一種水溶性加重材 料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 在油田鉆井施工中，尤其是高壓油氣儲層的鉆探開發，通常需要高密度泥漿來平 衡地層壓力，W確保井壁穩定。高密度泥漿的獲得通常是采用向泥漿中添加加重劑的方法， 傳統的泥漿加重劑為不溶于水的惰性固體材料，如重晶石粉、鐵礦粉、石灰石粉、方鉛礦粉 等。運些加重劑通常會導致泥漿固相含量增高，從而引起泥漿粘度增加、鉆進速度降低，且 會對儲層孔隙堵塞，從而傷害儲層。
[0003] 為了減少不溶固相對儲層的傷害，在很多鉆井施工中和絕大多數的完井液領域都 采用水溶性加重劑進行加重。通常的水溶性加重劑為堿金屬無機鹽（如，氯化鋼、氯化鐘、 漠化鋼等）、二價金屬無機鹽（如氯化巧、漠化巧、漠化鋒等）、堿金屬甲酸鹽（如甲酸鋼、甲 酸鐘、甲酸飽等），然而運些水溶性鹽類存在很多不足之處，如腐蝕性大、成本高、加重密度 難W達到要求、二價鹽容易結垢堵塞儲層孔隙等。近年來已有關于水溶性加重材料的研究 報道，如已公開專利CN103992777BXN103992779B和CN103992778B分別公開了最高密度可 達1. 35g/cm3、l. 55g/cm3、l. 80g/cm3的有機鹽加重劑配方、制備方法及應用，采用Cl~Ce的 混合有機簇酸與復合堿發生酸堿中和反應制得，專利中要求混合酸中Cl至Ce的不同碳鏈長 度的酸都占有一定份額，且其中有機酸中還要含有一定量的氯和漠取代基團，氯和漠取代 基的含量因有機鹽加重密度的不同而不同；復合堿為化0H、氨水、K0H、S甲胺和環氧氯丙 燒五種堿性物質構成的混合物，導致該水溶性加重材料的配方復雜、成本過高；而已公開專 利CN104531100A則公開了一類由甲酸鋼、甲酸鐘、亞硫酸鋼、硫酸鋼四種物質復配的水溶 性加重劑，該加重劑可將泥漿密度加重到2.8g/cm3,但是抑制性較差。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種解決傳統加重材料如重晶石、鐵礦石等引起的高固相 含量的問題，傳統水溶性加重劑腐蝕性大、抑制能力差等問題的水溶性加重材料。 陽〇化]本發明還提供了一種簡單易行的制備該水溶性加重材料的制備方法。
[0006] 為了實現上述目的，本發明所述水溶性加重材料包括至少一種有機錠鹽和至少一 種堿金屬鹽，所述有機錠鹽通過至少一種有機胺與至少一種有機酸發生中和反應制得，所 述有機胺與所述有機酸的摩爾數之比為1:0. 9~1:1. 2,所述的有機錠鹽的重量占所述水 溶性加重材料總重量的4%~14%。
[0007] 其中，所述水溶性加重材料總重量為溶劑水干燥后的有機錠鹽、堿金屬鹽等混合 物的總重量。
[0008] 優選地，所述有機胺為一甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、=乙醇 胺、乙二胺、二乙締=胺、=乙締四胺、四乙締五胺中至少一種。
[0009] 優選地，所述有機酸為甲酸、乙酸、丙酸、草酸、酒石酸、下二酸、己二酸、徑基乙酸、 乙二胺四乙酸、二乙締S胺五乙酸、乳酸中至少一種。
[0010] 優選地，所述堿金屬鹽為甲酸鋼與氯化鋼、氯化鐘、甲酸鐘、乙酸鋼、乙酸鐘中至少 一種。
[0011] 在上述配方中，錠鹽作為抑制劑主要起抑制作用，而堿金屬鹽則主要為加重作用， 二者相互配合，當二者為一定的配比范圍時，所制備的水溶性加重材料兼具加重性能、抑制 性能和防腐蝕性能，具有非常好的使用效果。
[0012] 一種水溶性加重材料的制備方法，包括W下步驟：
[0013] (1)將至少一種有機胺溶解在水中，攬拌均勻，得到有機胺的水溶液，再在攬拌條 件下緩慢加入至少一種有機酸，繼續攬拌30~50min，使酸堿發生中和反應，制得有機錠鹽 水溶液，其中溶液中溶劑水的總重量為有機酸總重量的1~2倍；
[0014] 似將步驟（1)制得的有機錠鹽水溶液與堿金屬鹽根據一定比例混拌均勻后，在 100~120°C條件下加熱烘干至含水量低于5%，然后將固體粉碎，即得到水溶性加重材料 粉末狀固體。
[0015] 步驟（1)中有機酸的加入過程中發生的中和反應為放熱反應，因此一般有機酸的 加入時間控制在30~50min，即滴加過程中只要保持有機酸和有機胺的酸堿中和反應平 和，不劇烈。
[0016] 其中，在上述有機胺中，一甲胺、二甲胺和乙胺一般直接購得的均為有機胺的水 溶液，如一甲胺水溶液（30 %~40wt % )、二甲胺水溶液（30 %~40wt % )、乙胺水溶液 (60%~70wt% )，因此在制備過程中，應在上述制備過程的步驟（1)中，需要根據上述情況 對溶劑水的加入量進行減少，因而所述步驟（1)中的溶劑水包括有機胺溶液中的溶劑水和 后加入的溶劑水，且溶劑水的總重量為有機酸重量的1~2倍，此外，步驟（1)中溶劑水的 加入必須在有機酸的加入之前。
[0017] 該水溶性加重材料通過調節加入量對溶液密度進行調節，其飽和溶液密度最大可 達到1. 40g/cm3,即可實現1. Og/cm3~1. 40g/cm 3的水基鉆井液加重。
[0018] 該水溶性加重材料具有優越的抑制效果和加重效果，對鋼鐵材料腐蝕性小，可實 現1. Og/cm3~1. 40g/cm3的鉆井液加重，其在飽和水溶液中可實現95% W上的頁巖巖屯、滾 動回收率。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合【具體實施方式】對本發明的上述
【發明內容】
作進一步的詳細描述。但不應將 此理解為本發明上述主題的范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想情況 下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發明的范圍 內。 陽〇2〇] 實施例1
[0021] 有機錠鹽溶液的制備：將2000g二甲胺水溶液（30wt% )和500g乙胺水溶液 (70wt% )均勻混合，加入350g水稀釋，攬拌的情況下緩慢加入950g甲酸，繼續攬拌30分 鐘，制得有機錠鹽溶液；