一种超高温钻井液降滤失剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超高温钻井液降滤失剂及其制备方法，特别是超高温盐水钻井液高温高压降滤失剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备技术领域，由磺甲基化酚醛树脂与甲醛、羟烷基醛、脂肪酮或脂环酮、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐在高温高压下反应一定时间得到。本发明专利技术可以有效的控制盐水钻井液的高温高压滤失量和流变性，与LP527、MP488及SMC等具有良好的配伍性，高温稳定性好，在220℃下老化后没有出现稠化现象，可以有效的控制钻井液高温高压滤失量小于16mL，密度达到2.32g/cm3时，仍具有较好的流变性。制备过程易于控制，产品能够满足220℃超高温钻井液高温高压滤失量控制的需要。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种超高温钻井液降滤失剂及其制备方法，特别是超高温盐水钻井液高温高压降滤失剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备
，更确切地说，属于油田化学品制备
技术背景：随着深层油气勘探开发力度的加大，钻遇地层越来越复杂。一般来讲，井越深，井下压力和温度会越高，钻井完井所面临的困难也就更大。世界上许多地方都存在高温高压地层。如美国、北海等已开采的地区，很多储层压力超过1OOMPa、井底温度超过200℃。在我国陆上的塔西南、四川的川东北、大庆的徐家围子，海洋的南海莺琼盆地等都存在着不同程度的高温、高压下的钻井与完井问题。磺甲基化酚醛树脂或磺化酚醛树脂(SMP)是本领域现场常用的高温高压降滤失剂，是一种阴离子水溶性聚电解质，具有很强耐温抗盐能力，产品为棕红色粉末，易溶于水，水溶液呈弱碱性，用作耐温抗盐的钻井液降滤失剂，可以有效地降低钻井液的高温高压滤失量，与SMC、SMT或SMK等共同使用可以配制“三磺钻井液”体系，是理想的高温深井钻井液体系之一，其生产工艺已经非常成熟。磺甲基化酚醛树脂采用本领域常规方法制备，具体参见文献：钻井液化学品设计与新产品开发，陕西西安：西北大学出版社，2006:256-258。国内针对超深井钻井的需要，在超深井钻井液方面已开展了一些探索，但在综合性能上还不能满足需要，为此国内开展了超高温钻井液体系研究，采用抗高温聚合物处理剂与磺化酚醛树脂、磺化褐煤等配伍，可以得到220℃下性能稳定的淡水和4％盐水钻井液体系。在220℃高温度下，尽管SMP作为高温高压降滤失剂，其抗盐能力不能满足需要，但从分子结构看，SMP具有通过分子修饰提高其抗盐性的可行性。CN201210254900.X公开了一种钻井液用降滤失剂及其制备方法，由苯酚、甲醛、腐殖酸盐、焦亚硫酸盐、无水亚硫酸盐一步反应得到磺化酚醛腐殖酸树脂；在引发剂存在下，磺化酚醛腐殖酸树脂再与氢氧化钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺的混合物进行接枝共聚，烘干、粉碎，即得磺化酚醛腐殖酸树脂-烯基单体接枝共聚物。但当钻井液中NaCl含量超过4％以后，以SMP作为高温高压降滤失剂，失去了有效控制高温高压滤失量的作用，且流变性变差，在高含盐的情况下要使体系的高温高压滤失量控制在较低的范围，如果仅用抗高温聚合物降滤失剂，就必须通过提高其加量来达到，但随着聚合物加量的增加，体系液相黏度增加，又给高密度钻井液流变性控制带来了不利因素。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于通过对SMP进行修饰，即通过增加产物的水化基团、引入新的吸附基团合成抗盐的超高温钻井液降滤失剂，可满足井底超高温和高盐(氯化钠)环境下的安全钻井施工的需要，能够控制水基钻井液高温高压条件下流变性、悬浮稳定性，有效的降低盐水钻井液的高温高压滤失量。本专利技术的第二个目的是提供上述超高温钻井液降滤失剂的制备方法。本专利技术超高温钻井液降滤失剂，由磺甲基化酚醛树脂与甲醛、羟烷基醛、酮、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和水，在高温高压下反应得到，其中各组分用量如下：本专利技术超高温钻井液降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将质量分数35％磺甲基化酚醛树脂加入高压反应釜，开动搅拌，然后按配比依次向反应釜中加入水、甲醛、酮、羟烷基醛、焦亚硫酸盐、亚硫酸盐，原料加完后继续搅拌30～60min，密封反应釜，升温，于70～90℃，保温反应0.5～1小时；(2)待步骤(1)所得的混合物反应时间达到后继续升温，于125～160℃下反应3～12h；反应时间达到后，冷却，泄压、出料，经过喷雾干燥粉状产品。所述的磺甲基化酚醛树脂与甲醛、羟烷基醛、酮、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和水的用量配比为：所述的酮为脂肪酮或脂环酮，可以是丙酮、甲乙酮或环己酮。所述的羟烷基醛为羟基乙醛、3-羟基丙醛、3-羟基丁醛、4-羟基丁醛、5-羟基戊醛，5,5-二羟基戊醛或对羟基苯甲醛。所述的亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾或亚硫酸铵。所述的焦亚硫酸盐为焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾或焦亚硫酸铵。本专利技术的有益效果是：1、通过对磺甲基酚醛树脂进行进一步磺化等反应，制备得到抗盐性能较好的抗高温高压降滤失剂分子链中具有更多的磺酸基团和芳环基团，可以有效的控制盐水钻井液的高温高压滤失量和流变性，与LP527、MP488及SMC等具有良好的配伍性，能够满足超高温盐水钻井液高温高压滤失量控制的需要。2、本专利技术产品与LP527-1、MP488、高温稳定剂及SMC等组成的盐水和饱和盐水钻井液高温稳定性好，没有出现高温稠化，可以有效的控制钻井液高温高压滤失量小于16mL，密度达到2.32g/cm3时，仍具有较好的流变性。附图说明：图1是修饰剂及修饰剂用量对修饰产物特性粘数的影响；图2是修饰剂用量对钻井液表观黏度、塑性黏度和动切力的影响；图3是修饰剂用量对本专利技术所处理钻井液初、终切的影响；图4是修饰剂用量对钻井液API滤失量和高温高压滤失量的影响；图5是盐加量对修饰产物所处理钻井液滤失量的影响，于220℃/16h后测定，其中，修饰剂用量(1)—0，(2)—17％，(3)—23％，(4)—28％，(5)—33％；图6是实施例1样品为样品1，与SMP的红外光谱图；图7是样品1的差热分析曲线。具体实施方式：下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明：实施例1：首先按照文献方法制备磺甲基酚醛树脂。将50份的水、160份甲醛、100份苯酚、35份焦亚硫酸钠和42份亚硫酸钠加入反应釜，在一定温度下反应一定时间后，通过分批加入335份(含先加的50份)方法，控制反应程度。将625份步骤(1)制备的质量分数35％磺甲基化酚醛树脂加入高压反应釜，开动搅拌，然后按配比依次向反应釜中加入60份水、7份甲醛、22.5份环己酮、32.5份3-羟基丁醛、18份焦亚硫酸钠、20.5份亚硫酸钠，原料加完后继续搅拌30min，密封反应釜，升温，于90℃，保温反应0.5小时；反应时间达到后继续升温，于145℃下反应10h；反应时间达到后，冷却，泄压、出料，经过喷雾干燥粉状产品，本实施例样品为样品1。实施例2：首先按照文献方法制备磺甲基酚醛树脂。将50份的水、162份甲醛、100份苯酚、34.5份焦亚硫酸钠和47.5份亚硫酸钠加入反应釜，在一定温度下反应一定时间后，通过分批加入335份(含先加的50份)方法，控制反应程度。将625份步骤(1)制备的质量分数35％磺甲基化酚醛树脂加入高压反应釜，开动搅拌，然后按配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高温钻井液降滤失剂，其特征在于：由磺甲基化酚醛树脂与甲醛、羟烷基醛、酮、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和水，在高温高压下反应得到，其中各组分用量如下：

【技术特征摘要】
1.一种超高温钻井液降滤失剂，其特征在于：由磺甲基化酚醛树脂与甲醛、羟烷基
醛、酮、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和水，在高温高压下反应得到，其中各组分用量如下：
2.根据权利要求1所述的一种超高温钻井液降滤失剂，其特征是：所述的酮为脂肪
酮或脂环酮，可以是丙酮、甲乙酮或环己酮。
3.根据权利要求1所述的一种超高温钻井液降滤失剂，其特征是：所述的羟烷基醛
为羟基乙醛、3-羟基丙醛、3-羟基丁醛、4-羟基丁醛、5-羟基戊醛，5,5-二羟基戊醛或对羟
基苯甲醛。
4.根据权利要求1所述的一种超高温钻井液降滤失剂，其特征是：所述的亚硫酸盐
为亚硫酸钠、亚硫酸钾或亚硫酸铵；所述的焦亚硫酸盐为焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾或焦亚
硫酸铵。
5.一种超高温钻井液降滤失剂制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将质量分数35％磺甲基化酚醛树脂加入高压反应釜，开动搅拌，然后按配比依
次向反应釜中加入水、甲醛、酮、羟烷基醛、焦亚硫酸盐、亚硫酸盐，原料加完后继续搅
拌30～60mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，王旭，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11