水基钻井液用降滤失剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法，属于钻井液技术领域。所述降滤失剂为油包水乳液状，分散性良好，现场使用方便。所述降滤失剂可平衡降滤失性能和流变性之间的矛盾，不仅具有良好的降滤失能力，而且还可以辅助调节钻井液的流变性。所述降滤失剂包括以下组分：丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、甲酸钠、氢氧化钠、过硫酸铵、司盘80、司盘20、水、白油。所述降滤失剂用于钻井过程加入到水基钻井液中，控制滤失量。

Filtrate reducer for water-based drilling fluid and its preparation

The invention provides a filtrate reducer for water-based drilling fluid and a preparation method thereof, belonging to the technical field of drilling fluid. The filtrate reducer is an oil in water emulsion type with good dispersibility and convenient on-site application. The filtrate reducer can balance the contradiction between the filtrate reduction performance and the rheology, not only has a good filtrate reduction ability, but also can assist in adjusting the rheology of the drilling fluid. The filtrate reducer comprises the following components: acrylamide, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, methylacryl propyltrimethylammonium chloride, sodium formate, sodium hydroxide, ammonium persulfate, spar 80, spar 20, water and white oil. The filtrate reducer is used for adding water-based drilling fluid to control the filtrate loss during the drilling process.

【技术实现步骤摘要】
水基钻井液用降滤失剂及其制备方法
本专利技术涉及钻井液
，尤其涉及一种水基钻井液用降滤失剂及其制备方法。
技术介绍
在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液中的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水。随着水分进入地层，钻井液中粘土颗粒便附着在井壁上形成“滤饼”，形成一个滤饼井壁。由于滤饼井壁比原来的井壁致密得多，所以它一方面阻止了钻井液的进一步失水，一方面起到了保护井壁的作用。但是钻井液滤失量(滤失量是指对钻井液进行压滤试验时，通过过滤介质和所形成泥饼的滤液体积)过大，易引起页岩膨胀和坍塌，造成井壁不稳定。此外，滤失量增大的同时滤饼增厚，使井径缩小，给旋转的钻具造成较大的扭矩，起下钻时引起抽汲和压力波动，易造成压差卡钻。因此，适当地控制滤失量是钻井液的重要性能之一。降滤失剂是一种能降低钻井液滤失量的化学剂。常用的降滤失剂类型包括羧甲基纤维素纤维素、腐殖酸及其衍生物、树脂类如磺甲基酚醛树脂、改性淀粉类如羧甲基淀粉、丙烯酰胺类聚合物。其中，丙烯酰胺类聚合物性能优良，价格便宜，具有良好的增稠、降阻、降滤失等作用，但抗盐抗温性能较差。为了提升抗盐、抗温能力，这些聚合物添加有大量的磺酸基团，磺酸基团使其具有抗盐、抗酸、抗碱及热稳定性(如中国专利申请CN101864030、CN104926986、CN104497995、CN108676129)。但以上这些聚合物通常为固体粉末状，现场使用不方便，溶解时间较长。为了提高现场应用性，后续提出了乳液型降滤失剂(如中国专利申请CN103694407)。不足的是，磺酸基团的引入提升了水化效果，但水化效果太强会有明显的降黏度、切力的副作用，不利于流变性调节。且聚合物的加量过高，在高盐环境中使用成本激增。
技术实现思路
本专利技术提供一种钻井液用降滤失剂，具有较高降滤失性能的同时降低了降黏、切力等副作用；并且能够减少聚合物加量，降低成本。本专利技术提供一种钻井液用降滤失剂，以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)为主要成分引入甲酸钠、司盘80、司盘20，得到一种基于反聚电解质效应研发的一种平衡态的聚合物。本专利技术提供一种钻井液用降滤失剂，包括以下重量份的组分：丙烯酰胺10-25份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2-8份、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵2-8份、甲酸钠1-5份、氢氧化钠0.4-0.8份、过硫酸铵0.01-0.1份、司盘802-10份、司盘200.1-0.5份、水40份、白油15-30份。进一步地，本专利技术提供一种钻井液用降滤失剂，包括以下重量份的组分：丙烯酰胺15-20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4-6份、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵4-5份、甲酸钠3-3.5份、氢氧化钠0.58-0.62份、过硫酸铵0.03-0.05份、司盘804-6份、司盘200.25-0.3份、水40份、白油20-25份。进一步地，司盘80与司盘20的重量份之比为(15-20):1。进一步地，前述任一降滤失剂为乳液型降滤失剂。本专利技术提供的降滤失剂是一种油包水乳液状聚合物，是一种是基于反聚电解质效应研发的一种平衡态的聚合物。这种聚合物在溶液中的构象变化是随盐浓度的增加而伸展分子链，与一般的聚合物的情况完全相反。这种对盐的响应使之能够在高盐环境下充分发挥作用，形成“水-聚合物-盐”的热力学稳定的分散体系，保证了高温稳定性。基于与膨润土之间的静电相互作用，超分子降滤失剂不仅能够促进土的分散，形成致密的滤饼，且能够起到增强剪切稀释性的流变性调节作用。又一方面，本专利技术还提出前述任一降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：在常温条件下，将水、丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰胺基三甲基氯化铵、甲酸钠、氢氧化钠、司盘20混合制备水相；在常温条件下，将白油、司盘80混合制备油相；将水相、油相充分混合得到乳化基液；将乳状基液置于反应釜中，充氮后加入过硫酸铵作为引发剂进行反应，反应结束后，冷却即可得到钻井液用降滤失剂。进一步地，上述充氮后加入过硫酸铵作为引发剂进行反应，在60～80℃下恒温进行20h～50h。本专利技术具有如下优势：1、与盐具有良好的相容性，抗盐可以达饱和，盐含量越高则性能越显著。2、具备优异的抗温能力，在高盐、高温环境下能够稳定地发挥作用，单剂抗温可达150℃，加入钻井液可抗温150℃以上。3、可平衡降滤失性能和流变性之间的矛盾，不仅具有良好的降滤失能力，而且还可以辅助调节钻井液的流变性。4、本产品性状为油包水乳液状，分散性良好，现场使用方便，且制备容易，反应调节温和。与现有技术相比，丙烯酰胺聚合物类降滤失剂，磺酸基团的引入提升了水化效果，但水化效果太强会有明显的降黏度、切力的副作用，不利于流变性调节。且聚合物的加量过高，在高盐环境中使用成本激增。减少磺酸基团，则使用过程中，降滤失性能不佳，需要的降滤失剂浓度高，降滤失性能和流变性调节不能很好的协调。本专利技术提供的降滤失剂，以AM、AMPS、MAPTAC为主要成分引入甲酸钠、司盘80、司盘20，得到一种基于反聚电解质效应研发的一种平衡态的聚合物。该聚合物与一般的聚合物的情况完全相反，其在在溶液中的构象变化是随盐浓度的增加而伸展分子链，这种对盐的响应使之能够在高盐环境下充分发挥作用，形成“水-聚合物-盐”的热力学稳定的分散体系，保证了高温稳定性。基于与膨润土之间的静电相互作用，超分子降滤失剂不仅能够促进土的分散，形成致密的滤饼，且能够起到增强剪切稀释性的流变性调节作用。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。对于丙烯酰胺聚合物类降滤失剂，磺酸基团的引入提升了水化效果，但水化效果太强会有明显的降黏度、切力的副作用，不利于流变性调节。且聚合物的加量过高，在高盐环境中使用成本激增。减少磺酸基团，则使用过程中，降滤失性能不佳，需要的降滤失剂浓度高，降滤失性能和流变性调节不能很好的协调。本专利技术提供一种降滤失剂，以AM、AMPS、MAPTAC为主要成分，引入甲酸钠、司盘80、司盘20、白油等，形成一种基于反聚电解质效应研发的一种平衡态的聚合物，能够在较少聚合物加量的情况下保持较高的降滤失性能，同时很好地平衡了引入磺酸基团所导致的水化效果太强引起的流变性调节问题。本专利技术一实施例提供一种降滤失剂，包括如下重量份的组分：丙烯酰胺(AM)10-25份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)2-8份、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)2-8份、甲酸钠1-5份、氢氧化钠0.4-0.8份、过硫酸铵0.01-0.1份、司盘802-10份、司盘200.1-0.5份、水40份、白油15-30份。...

【技术保护点】
1.一种水基钻井液用降滤失剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：/n丙烯酰胺10-25份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2-8份、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵2-8份、甲酸钠1-5份、氢氧化钠0.4-0.8份、过硫酸铵0.01-0.1份、司盘80 2-10份、司盘200.1-0.5份、水40份、白油15-30份。/n

【技术特征摘要】
20181225 CN 20181159221321.一种水基钻井液用降滤失剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：
丙烯酰胺10-25份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2-8份、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵2-8份、甲酸钠1-5份、氢氧化钠0.4-0.8份、过硫酸铵0.01-0.1份、司盘802-10份、司盘200.1-0.5份、水40份、白油15-30份。


2.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：
丙烯酰胺15-20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4-6份、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵4-5份、甲酸钠3-3.5份、氢氧化钠0.58-0.62份、过硫酸铵0.03-0.05份、司盘804-6份、司盘200.25-0.3份、水40份、白油20-25份。


3.根据权利要求1或2所述的降滤失剂，其特征在于，司盘80与...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，王义虎，贾永红，尤维志，毛俊，刘鹏，甘家波，杜庆福，哈丽丹，
申请(专利权)人：北京石大博诚科技有限公司，中国石油集团西部钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11