全油基钻井液增粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种全油基钻井液增粘剂及其制备方法，包括如下步骤：1)在室温下将15～50重量份的聚酯多元醇、5～15重量份的聚合助剂和50～150重量份的溶剂混合均匀，得到混合物；2)将混合物升温至40～60℃，在搅拌下加入15～80重量份的异氰酸酯和0.3～1.0重量份的聚合反应催化剂，继续升温至70～90℃并反应3～5h，得到中间产物；3)将中间产物降温至40～50℃，随后加入5～15重量份的聚合助剂，再升温至60～80℃继续反应2～3h，制得全油基钻井液增粘剂。本发明专利技术制备的增粘剂能够在不改变钻井液密度的前提下，有效的提高钻井液的悬浮稳定性，改善钻井液的流变性，因此适合于低压储层的勘探和开发。

【技术实现步骤摘要】
全油基钻井液增粘剂及其制备方法
本专利技术涉及石油开采技术，尤其涉及一种全油基钻井液增粘剂及其制备方法。
技术介绍
目前，世界范围内油气田的勘探开发从整装大油田、高压和常规压力、中高渗透均质砂岩油气藏等良好的勘探开发条件，转移到了复杂中小油气田、断块油气田、薄油层、低压低渗低产能油田、稠油和超稠油油气藏等恶劣的勘探开发条件，同时由于老油田的长期高效开发，地层压力逐渐降低以及对潜山油藏的大面积开发，低密度全油基钻井液应运而生。全油基钻井液不仅具备普通全油基钻井液抗高温、抗高盐，有利于井壁稳定和对油气层损害程度小等多种优点，最重要的是由于其密度较低，能够有效的平衡地层与精通之间的压力，因此被广泛的用在勘探开发难度大的低压储层，更好的保护油气层并且防止全油基钻井液漏失。通常在使用钻井液时，为了提高钻井液的粘度和切力，保证钻井液具有良好的悬浮、携岩以及降失水性能，会向钻井液中添加增粘剂。目前，国内外的钻井液增粘剂主要是用于水基钻井液的增粘剂，但是由于全油基钻井液不含水，这些水基钻井液增粘剂难以在全油基增粘剂中溶解伸展，因此无法起到增粘提切的作用。因此，现阶段在使用全油基钻井液时，主要是通过向其中增加有机土、沥青类物质而达到钻井液的粘度切力要求，但是有机土、沥青等物质会明显提高全油基钻井液的密度，严重影响低密度全油基钻井液在低压储层中的使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种全油基钻井液增粘剂及其制备方法，用来弥补水基钻井液增粘剂无法使用在油基钻井液中的不足，并且本专利技术的增粘剂在不改变全油基钻井液密度的前提下，能够有效改善全油基钻井液的流变性能，提高全油基钻井液的悬浮稳定性和携岩能力。本专利技术提供一种全油基钻井液增粘剂的制备方法，包括如下步骤：1)在室温下将15～50重量份的聚酯多元醇、5～15重量份的聚合助剂和50～150重量份的溶剂混合均匀，得到混合物；2)将所述混合物升温至40～60℃，在搅拌下加入15～80重量份的异氰酸酯和0.3～1.0重量份的聚合反应催化剂，继续升温至70～90℃并反应3～5h，得到中间产物；3)将所述中间产物降温至40～50℃，随后加入5～15重量份的聚合助剂，再升温至60～80℃继续反应2～3h，制得全油基钻井液增粘剂。本专利技术的制备全油基钻井液增粘剂的方法中，控制搅拌速率为2000～3000r/min，该速率能够保证聚合反应平稳的进行。同时，该全油基钻井液增粘剂的制备过程中，各项反应物对温度环境比较敏感，因此制备过程中需要对反应温度进行严苛控制，否则该反应会生成大量副产物，从而影响增粘剂在钻井液中的使用效果。值得注意的是，在本专利技术的制备方法中，聚合助剂是通过两次分别等量加入反应体系的，并且控制第二次加入聚合助剂的速率为2～5g/min，该操作能够让聚合反应更充分反应结束后，反应物冷却至室温后能够直接添加至全油基钻井液中使用。本专利技术的制备方法中，聚酯多元醇、异腈酸酯、聚合助剂、聚合反应催化剂和溶剂的质量比为15～50:15～80:10～30:0.3～1.0:50～150，优选的，可以为20:30:10:0.3:100或者20:40:10:0.3:120。根据本专利技术的实施方案，制备的全油基钻井液增粘剂能够有效地在全油基钻井液中分散并形成具有一定强度的网状结构，明显改善全油基钻井液的流变性能，形成更具剪切稀释性、动切力高的油基弱凝胶体系，更重要的是，本专利技术的全油基钻井液增粘剂不会增高全油基钻井液的密度，因此能够平衡地层与精通之间的压力，更加适用于开发难度大的低压储层。进一步地，本专利技术制备方法中的聚酯多元醇可以通过市售获得，但是为了在降低成本同时还能够保证本专利技术增粘剂的性能发挥，聚酯多元醇可以通过制备获得，所述聚酯多元醇通过如下步骤制备：在保护气氛下，将30～50重量份的多元醇、50～90重量份的多元酸和0.2～0.4重量份的缩合反应催化剂在90～120℃下反应1～2h，随后在160～200℃下继续反应2～4h，制得所述聚酯多元醇。具体地，保护气氛可以为氮气、氩气等惰性气体，并且在制备时，需要将惰性气持续通入反应器中排除掉反应器中的空气后，在开始对体系进行搅拌升温，控制搅拌速度为2000～3000r/min。制备过程中，先加入多元醇和多元酸，然后搅拌升温至90～120℃后，体系会变透明，此时再加入缩合反应催化剂。反应结束后，将体系冷却至室温，制备的聚合多元醇可以直接使用，也可以密封保存后待用。在制备聚酯多元醇时，所述多元醇、多元酸和缩合反应催化剂的质量比为30～50:50～90:0.2～0.4，优选的，可以为30:60:0.2或40:90:0.3。为了保证本专利技术增粘剂性质稳定，进一步地，在制备过程中控制所述异氰酸酯的加入速度为3～4ml/min。如果添加速度过快，会导致副产物的生成从而抑制聚合反应的发生，如果添加速度过慢，聚合反应不充分。进一步地，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、环己基异氰酸酯、对硝基苯异氰酸酯、3,5-二氯苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、邻氯苯异氰酸酯和苯乙基异氰酸酯中的一种或多种。当异腈酸酯为上述多种物质的混合物时，本专利技术对各物质之间的比例不做限制。进一步地，所述聚合助剂选自磺基间苯二甲酸酯、磺酸间苯二甲酸、磺基间苯单酰胺和二酰胺中的一种或多种。当聚合助剂为上述多种物质的混合物时，本专利技术对各物质之间的比例不做限制。进一步地，所述溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、甲苯和乙酸乙酯等中的一种或多种。当溶剂为上述多种物质的混合物时，本专利技术对各物质之间的比例不做限制。进一步地，所述聚合反应催化剂选自对甲苯磺酸、四异丙氧基钛、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化二烷基和过氧化二酰中的一种或多种。当聚合反应催化剂为上述多种物质的混合物时，本专利技术对各物质之间的比例不做限制。在本专利技术制备聚酯多元醇的过程中所采用的缩合反应催化剂也可以与上述的聚合反应催化剂相同。进一步地，所述多元醇选自乙二醇、二乙二醇、正丁醇、丙三醇和1,2-丁二醇中的一种或多种。当多元醇为上述多种物质的混合物时，本专利技术对各物质之间的比例不做限制。同时，所述多元酸选自己二酸、癸二酸、苯二甲酸和苯酐中的一种或多种。当多元酸为上述多种物质的混合物时，本专利技术对各物质之间的比例不做限制。本专利技术还提供一种全油基钻井液增粘剂，采用上述任一所述的制备方法制得。本专利技术的全油基钻井液增粘剂是一种深灰色具有粘性的液体，密度为0.9～1.1g/cm3。本专利技术还提供一种全油基钻井液，包括上述的全油基钻井液增粘剂，所述全油基增粘剂在全油基钻井液中的重量含量为1～1.5％。进一步地，所述全油基钻井液中还包括白油、合成树脂降滤失剂、稳定剂、氧化钙、有机土、润湿剂、改性沥青树脂以及改性酰胺树脂。本专利技术的实施，至少具有以下优势：1、本专利技术全油基钻井液增粘剂的制备方法简单，原料简单易得，不需要大型设备协助，并且制备得到的增粘剂不需要任何后处理步骤，能够直接使用。2、本专利技术的全油基钻井液增粘剂能够显著改善钻井液的流变性能，提高全油基钻井液的悬浮稳定性以及携岩能力，并且不会增加钻井液的密度，能够更好地满足低压储层的欠平衡钻井以及大长度水平井等特殊情况的需要。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全油基钻井液增粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在室温下将15～50重量份的聚酯多元醇、5～15重量份的聚合助剂和50～150重量份的溶剂混合均匀，得到混合物；2)将所述混合物升温至40～60℃，在搅拌下加入15～80重量份的异氰酸酯和0.3～1.0重量份的聚合反应催化剂，继续升温至70～90℃并反应3～5h，得到中间产物；3)将所述中间产物降温至40～50℃，随后加入5～15重量份的聚合助剂，再升温至60～80℃继续反应2～3h，制得全油基钻井液增粘剂。

【技术特征摘要】
1.一种全油基钻井液增粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在室温下将15～50重量份的聚酯多元醇、5～15重量份的聚合助剂和50～150重量份的溶剂混合均匀，得到混合物；2)将所述混合物升温至40～60℃，在搅拌下加入15～80重量份的异氰酸酯和0.3～1.0重量份的聚合反应催化剂，继续升温至70～90℃并反应3～5h，得到中间产物；3)将所述中间产物降温至40～50℃，随后加入5～15重量份的聚合助剂，再升温至60～80℃继续反应2～3h，制得全油基钻井液增粘剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酯多元醇通过如下步骤制备：在保护气氛下，将30～50重量份的多元醇、50～90重量份的多元酸和0.2～0.4重量份的缩合反应催化剂在90～120℃下反应1～2h，随后在160～200℃下继续反应2～4h，制得所述聚酯多元醇。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制所述异氰酸酯的加入速度为3～4ml/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、环...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，向兴金，熊方明，史茂勇，段永贤，何思龙，李有伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11