钻井液用固壁剂改性树脂聚合物制造技术

一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，由下述原料制成：清水200～220份，淀粉20～30份，40％的氢氧化钠水溶液8～10份，2‑氯乙基三甲基氯化铵5.0～10.0份，丙烯酰胺20～30份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10～20份，引发剂0.5～1份，硝基腐殖酸钾10～20份，拟薄水铝石10～20份，聚1，3‑亚丙基氯化吡啶0～12份，辅助剂20～30份。该固壁剂的性能为：含水量≤10.0％，低温中压滤失量≤10mL，在常温、高温150℃和180℃老化16h，高温高压滤失量≤30.0mL。本发明专利技术能抗180℃以上高温，有效降低了滤失量，增强了岩石间的胶结力，提高了抗破坏强度，从而稳定了井壁，避免了垮塌，确保了钻井工程安全，且它还具有环保性，生物降解性好。

Resin polymer modified by wall fixing agent for drilling fluid

【技术实现步骤摘要】
钻井液用固壁剂改性树脂聚合物
本专利技术涉及一种钻井液用固壁剂，特别是一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，属于石油钻井助剂。本专利技术还涉及所述钻井液用固壁剂改性树脂聚合物的制备方法。
技术介绍
在石油天然气钻井工程中，井壁稳定问题一直是困扰国内外钻井界的难题，每年因井壁失稳经济损失巨大。井壁稳定是钻井工程质量优质的保证，对于松软、易垮塌地层以及泥页岩段，稳定井壁的意义尤为重大。常见的钻井液用液体固壁剂仅是从减轻钻井液的不稳定影响方面着手，由于不能完全抑制泥页岩的水化膨胀或阻止自由水的滤失，这些钻井液处理剂只能在一定程度上减轻井壁失稳所造成的影响，不适用于极易坍塌或造浆的地层。为了从根本上避免井壁失稳引起的缩径卡钻、井壁坍塌等工程事故，应该随钻将井壁岩石直接加固，大幅提高井壁岩石的力学稳定性，同时需要保证产品的高效性与环保性。专利技术人检索到以下相关专利文献：CN109401737A公开了一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物及其制备方法，改性树脂聚合物是由下述原料制成的：清水、丙烯酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、氧化钙、引发剂、聚丙烯酸钠、氧化镁。引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。制备方法：水溶液聚合，制备共聚物粉末，制备固壁剂改性树脂聚合物。CN102250593A公开了一种水基钻井液用防塌抑制剂，涉及防塌抑制剂及其制备方法
，包括如下重量配比的组分：环氧乙烷：60-100份；环氧丙烷：95-110份；有机胺：50-60份；起始剂：10-20份；催化剂：2-5份。CN107418529A公开了一种钻井液防塌剂，它的制成方法是以衣康酸为原料，经酰氯化后再与氨气反应、旋蒸浓缩，得到浓缩液后与2-丙烯醇、烯丙基磺酸钠等反应，再加入引发剂、乳化剂反应，得到乳液，随后将木质素与高碘酸钠反应、过滤，得氧化木质素，对其进行改性后与乳液、醋酸乙烯酯均聚胶粉、表面活性剂搅拌出料。CN106701045A公开了一种高效封堵型钻井液防塌剂、生产方法及其使用方法，由慢裂型阳离子乳化沥青、抗破乳剂和软化点调节剂组成，慢裂型乳化剂、抗破乳剂、水先配成皂液并酸化，酸化的皂液和沥青通过胶体磨研磨制成慢裂型阳离子乳化沥青。CN105419748A公开了一种基于含油污泥的钻井液用封堵防塌剂及其制备方法，它的制成组分是，含油污泥30～80份；石油沥青30～80份；磺化剂30～160份；氢氧化钠溶液10～200份；轻质有机溶剂30～300份；表面活性剂1～20份；降滤失剂1～30份；惰性填充材料1～30份。CN104327807A公开了一种钻井液用无荧光防塌剂，通过阳离子化反应将正氮侧基引入了改性聚乙烯醇。虽然这些防塌剂有一定的抑制页岩能力，但是对于增强岩石间的胶结力效果不佳，且部分材料存在一定的毒性和污染性，不能保证钻井施工的质量和对环境资源的保护。以上这些技术对于如何使钻井液用固壁剂能够抗高温，有效降低滤失量，有效增强岩石间的胶结力，提高抗破坏强度，从而稳定井壁，避免垮塌，且具有环保性，并未给出具体的指导方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，它能抗高温，有效降低滤失量，有效增强岩石间的胶结力，提高抗破坏强度，从而稳定井壁，避免垮塌，且具有环保性，生物降解性好。为此，本专利技术所要解决的另一个技术问题在于，提供一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物(或者说是作为钻井液固壁剂用的改性树脂聚合物)，其技术方案在于它是由下述质量配比(质量份数、重量份数)的原料制成的：清水200～220份，淀粉20～30份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液8～10份，2-氯乙基三甲基氯化铵5.0～10.0份，丙烯酰胺20～30份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10～20份，引发剂0.5～1份，硝基腐殖酸钾10～20份，拟薄水铝石10～20份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶0～12份，辅助剂20～30份。所述的淀粉为玉米粉、木薯粉、红薯粉中的一种；所述拟薄水铝石粒度为100～200目，拟薄水铝石在水中生成触变性凝胶，吸附在井壁及井壁孔隙中起到增加井壁强度和降滤失的作用；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的结构式如下：上述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量为10000～20000之间，聚1，3-亚丙基氯化吡啶可为市售商品；聚1，3-亚丙基氯化吡啶的出处可参见黄汉仁主编的《钻井流体工艺原理》，2016年8月出版，第七章，钻井液材料化学与处理剂，第285页。所述的辅助剂为MgO、Al2O3中的一种或两种原料的组合，这两种原料(即氧化镁、氧化铝)组合时其配比是任意的。所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物凝胶：按上述质量配比在反应釜内加入部分清水，清水的加入量为其总质量的50％～55％，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80～85℃，开启搅拌，糊化30～35min，然后将产物冷却至40～45℃，将反应釜内逐渐加入上述氢氧化钠水溶液进行碱化，碱化1～1.5h后，再加入2-氯乙基三甲基氯化铵，将反应釜内温度缓慢加热至50～60℃进行反应，反应时间为4～6h，然后在反应釜内加入剩余的清水，搅拌均匀后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和引发剂进行共聚反应，反应时间为3～4h，温度为55～65℃，得到共聚物凝胶；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物凝胶放于烘箱内，在50～60℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备固壁剂：将步骤②得到的共聚物粉末、上述硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶(聚1，3-亚丙基氯化吡啶含量为0时，无该组分)、辅助剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得最终产物即为钻井液用固壁剂改性树脂聚合物。上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾(偏钒酸钾)中的一种或两种原料的组合，这两种原料组合时其配比是任意的。上述的步骤①中搅拌速率(转速)为50～100r/min。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物是由下述质量配比的原料制成的：清水200份，淀粉20份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液9份，2-氯乙基三甲基氯化铵7份，丙烯酰胺25份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵15份，引发剂0.5份，硝基腐殖酸钾10份，拟薄水铝石15份，辅助剂25份；所述的淀粉为玉米粉；所述的辅助剂为MgO、Al2O3两种原料的组合，MgO与Al2O3的质量之比2∶1；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的质量之比为1.5∶1。所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物凝胶：按上述质量配比在反应釜内加入清水100份，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物冷却至45℃，将反应釜内逐渐加入上述氢氧化钠水溶液进行碱化，碱化1h后，再加入2-氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，其特征在于它是由下述质量配比的原料制成的：清水200～220份，淀粉20～30份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液8～10份，2-氯乙基三甲基氯化铵5.0～10.0份，丙烯酰胺20～30份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10～20份，引发剂0.5～1份，硝基腐殖酸钾10～20份，拟薄水铝石10～20份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶0～12份，辅助剂20～30份；/n所述的淀粉为玉米粉、木薯粉、红薯粉中的一种；所述拟薄水铝石粒度为100～200目；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，其特征在于它是由下述质量配比的原料制成的：清水200～220份，淀粉20～30份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液8～10份，2-氯乙基三甲基氯化铵5.0～10.0份，丙烯酰胺20～30份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10～20份，引发剂0.5～1份，硝基腐殖酸钾10～20份，拟薄水铝石10～20份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶0～12份，辅助剂20～30份；
所述的淀粉为玉米粉、木薯粉、红薯粉中的一种；所述拟薄水铝石粒度为100～200目；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的结构式如下：



上述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量为10000～20000之间；所述的辅助剂为MgO、Al2O3中的一种或两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的；
所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物凝胶：按上述质量配比在反应釜内加入部分清水，清水的加入量为其总质量的50％～55％，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80～85℃，开启搅拌，糊化30～35min，然后将产物冷却至40～45℃，将反应釜内逐渐加入上述氢氧化钠水溶液进行碱化，碱化1～1.5h后，再加入2-氯乙基三甲基氯化铵，将反应釜内温度缓慢加热至50～60℃进行反应，反应时间为4～6h，然后在反应釜内加入剩余的清水，搅拌均匀后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和引发剂进行共聚反应，反应时间为3～4h，温度为55～65℃，得到共聚物凝胶；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物凝胶放于烘箱内，在50～60℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备固壁剂：将步骤②得到的共聚物粉末、上述硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶、辅助剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得最终产物即为钻井液用固壁剂改性树脂聚合物。


2.根据权利要求1所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，其特征在于上述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾中的一种或两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的。


3.根据权利要求1所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，其特征在于它是由下述质量配比的原料制成的：清水200份，淀粉20份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液9份，2-氯乙基三甲基氯化铵7份，丙烯酰胺25份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵15份，引发剂0.5份，硝基腐殖酸钾10份，拟薄水铝石15份，辅助剂25份；所述的淀粉为玉米粉；所述的辅助剂为MgO、Al2O3两种原料的组合，MgO与Al2O3的质量之比2∶1；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的质量之比为1.5∶1；
所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物凝胶：按上述质量配比在反应釜内加入清水100份，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物冷却至45℃，将反应釜内逐渐加入上述氢氧化钠水溶液进行碱化，碱化1h后，再加入2-氯乙基三甲基氯化铵，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为5h，然后在反应釜内加入剩余的清水，搅拌均匀后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和引发剂进行共聚反应，反应时间为3h，温度为55℃，得到共聚物凝胶；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物凝胶放于烘箱内，在52℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备固壁剂：将步骤②得到的共聚物粉末、上述硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、辅助剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得最终产物即为钻井液用固壁剂改性树脂聚合物。


4.根据权利要求1所述的钻井液用固壁剂改性树脂聚合物，其特征在于它是由下述质量配比的原料制成的：清水210份，淀粉25份，质量百分比浓度为40％的氢氧化钠水溶液8份，2-氯乙基三甲基氯化铵7份，丙烯酰胺30份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10份，引发剂0.75份，硝基腐殖酸钾15份，拟薄水铝石20份，辅助剂30份；所述的淀粉为红薯粉；所述的辅助剂为MgO、Al2O3两种原料的组合，MgO与Al2O3的质量之比1.5∶1；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的质量之比为1∶1；
所述的钻井液用固壁剂改...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利，赵秀平，
申请(专利权)人：石家庄华莱鼎盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13