一种多功能钻井处理剂及其制备和应用制造技术

一种多功能钻井处理剂及其制备和应用，由淀粉和纤维素在引发剂的作用下与丙烯酰胺，通过分散聚合工艺，接枝共聚制得，可选地，其原料包括淀粉、纤维素、丙烯酰胺、氧化剂、还原剂、含双键的水溶性化合物单体、分散稳定剂。本申请的多功能钻井处理剂，有效结合天然高分子产品淀粉和纤维素及聚合物类产品的综合效果，具有优异的提切性能，能够提高钻井液的悬浮性和携砂性，又不会大幅提高钻井液表观粘度；具有优秀的降滤失性能，抗温抗盐效果好；同时具有较好的包被抑制性能，可以有效包被黏土和钻屑，防止固相污染，易降解，无污染，综合性能优异，可满足当前现场钻井液的维护和处理的需要，应用前景广泛，特别适用于大位移井和无固相钻井液中。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能钻井处理剂及其制备和应用
本申请属于钻井处理剂领域，具体涉及一种多功能钻井处理剂及其制备和应用。
技术介绍
随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，钻井液用处理剂成为钻井过程中不可缺少的部分。同时由于钻井深度的不断增加，钻遇地层日趋复杂以及环境保护日益重视，钻井作业对钻井液处理剂的要求越来越高。此外，随着世界油气资源需求的迅猛增加，石油钻探技术的不断发展，水平井、大位移井数量迅速增加，钻井工程也由陆地向海洋发展，加上储层保护要求越来越严格，盐水钻井液和无固相钻井技术应用越来越广泛。钻井过程对钻井液体系的流变性能和抗盐性能要求越来越高，特别是对降滤失性能和携砂性能提出了更高的要求。无固相盐水钻井液的流变性能、抑制性、润滑、冷却性能好，有利于提高钻速，能大大提高钻头高效破岩能力，能提高钻头寿命，同时良好的抑制性可以有效保护井壁，因此应用越来越广；但是其存在失水大，携岩能力差等缺点。大位移井可以充分利用已有平台或陆基开发边际油田以及海上油气田，把许多油气藏串联起来，可以节省大量重复建设的费用节省投资；但是大位移井存在大段的水平段，水平段对泥浆的携砂能力、悬浮性能已经储层保护要求非常高。这些先进钻井技术的迅速发展，对钻井液提出更高要求，主要体现为对钻井液的切力要求更高，以提高钻井液悬浮性，便于携砂，减少沉沙卡钻等不良现象；钻井液的滤失量要尽量低，起到保护井壁的效果，同时预防形成过厚泥饼所引起的压差卡钻以及钻井液的包被抑制性要强，维护井壁稳定的同时防止固相污染。目前市场上尚无一种产品能同时满足上述技术要求，而是采用多种产品复配使用，以实现技术要求。多种材料复配使用，不仅钻井液调节和维护工艺复杂，而且容易因不同材料配伍性问题引起钻井液性能发生变化，甚至严重影响钻井的顺利进展。
技术实现思路
本申请提供一种多功能钻井处理剂及其制备和应用，该多功能钻井处理剂是一种丙烯酰胺接枝淀粉/纤维素共聚物，同时具有降滤失、提切、增粘和包被抑制等作用，综合性能优异，可实现单一的钻井处理剂即可起到多重效果，操作简便，钻井液性能易调节，能有效减少钻井液维护过程中多种材料因配伍问题引起的钻井液性能变化。本申请提供了一种多功能钻井处理剂，所述多功能钻井处理剂通过采用分散聚合工艺，由淀粉和纤维素在引发剂的作用下与丙烯酰胺接枝共聚制得。在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述引发剂包括氧化剂和还原剂；所述多功能钻井处理剂包括原料和溶剂，所述多功能钻井处理剂的原料按质量分数计包括：淀粉30-80％、纤维素10-40％、丙烯酰胺5-45％、含双键的水溶性化合物单体0-15％任选地为0.5-15％、氧化剂0.5-5％、还原剂0.5-5％和分散稳定剂0.5-5％。可选地，可以不添加含双键的水溶性化合物单体。优选地，所述多功能钻井处理剂的原料按质量分数计包括：淀粉40-70％、纤维素15-35％、丙烯酰胺10-35％、含双键的水溶性化合物单体2-10％、氧化剂1-2％、还原剂1-2％和分散稳定剂1-3％。可选地，所述多功能钻井处理剂的原料由淀粉、纤维素、丙烯酰胺、含双键的水溶性化合物单体、氧化剂、还原剂和分散稳定剂组成。在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述含双键的水溶性化合物单体选自氨基丙烯酸、氨基丙烯酸盐、苯乙烯磺酸盐和烯丙基类季铵盐中的一种或多种；在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种；在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述还原剂选自硫酸亚铁、亚硫酸钠和亚硫酸胺中的一种或多种。在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述溶剂的用量为所述多功能钻井处理剂的原料重量总和的1-5倍；可选地，所述溶剂选自异丙醇、乙醇、乙二醇和丙二醇中的一种或多种；优选地，所述溶剂由异丙醇和乙醇组成，所述溶剂的用量为所述多功能钻井处理剂的原料重量总和的1.5-3倍，异丙醇和乙醇的重量比为(2:8)-(8:2)。在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述淀粉选自预糊化淀粉、磺化淀粉、羧甲基淀粉和抗温淀粉中的一种或两种以上；可选地，所述淀粉的粒径为60-120目；可选地，纤维素选自羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、聚阴离子纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。在本申请提供的多功能钻井处理剂中，所述分散稳定剂选自聚乙二醇、阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂中的一种或多种；可选地，所述分散稳定剂选自聚乙二醇、烷基磺酸盐和季铵盐中的一种或多种。又一方面，本申请提供了上述的多功能钻井处理剂的制备方法，包括：(1)将溶剂、丙烯酰胺、淀粉、纤维素以及含双键的水溶性化合物单体加入反应容器，加入氧化剂以及分散稳定剂，搅拌至完全溶解；(2)调节反应容器中溶液pH值为8-10；(3)向反应容器中通入保护气体；(4)滴加还原剂水溶液，在40-60分钟内滴加完毕；(5)在30-50℃继续搅拌反应2-3小时；(6)将生成的沉淀在保护气体氛围下分离；(7)在60-80℃、0.01-0.05MPa的真空度下干燥步骤(6)得到的沉淀即为所述多功能钻井处理剂。可选地，所述多功能钻井处理剂的制备由上述步骤组成。在本申请提供的多功能钻井处理剂的制备方法中，所述保护气体选自氮气、氦气和氩气中的一种或多种；可选地，步骤(4)所述还原剂水溶液的质量浓度为2-10％。可选地，步骤(6)中所述分离为离心分离，所述离心分离的转速为2000-10000转/分，离心分离的时间为10-30min。又一方面，本申请提供了上述的多功能钻井处理剂作为钻井液添加剂的应用；可选地，所述多功能钻井处理剂有效结合天然高分子产品淀粉和纤维素及聚合物类产品的综合效果，同时具有提切、增粘、降滤失和包被抑制等功能。本申请提供的多功能钻井处理剂结合天然高分子产品淀粉、纤维素及聚合物类产品的综合效果，具有优异的提切性能，能够提高钻井液的悬浮性和携砂性，又不会大幅提高钻井液表观粘度；具有优秀的降滤失性能，抗温抗盐效果好在饱和盐水和海水钻井液体系中，能抗温120℃以上。所述多功能钻井处理剂在高温高压以及海水、饱和盐水等条件下优秀的降滤失性能，可以有效降低钻井液的降滤失量，适用于不同复杂作业环境下的钻井工程；同时具有较好的包被抑制性能，可以有效包被黏土和钻屑，防止固相污染。并且该产品采用特殊的分散聚合工艺，产品聚合度高，纯度高，主体结构大部分是淀粉和纤维素天然高分子，仍具有天然高分子易降解性能，环保，无毒无污染，是一种综合性能优秀的产品，具备多种功能，既简化现场钻井液调节和维护工艺，又满足其维护和处理的需要，可适合陆地作业和海上作业环境要求，在钻井工程中具有很广泛的应用前景。特别适用于大位移井和无固相钻井液中。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。...

【技术保护点】
1.一种多功能钻井处理剂，所述多功能钻井处理剂通过采用分散聚合工艺，由淀粉和纤维素在引发剂的作用下与丙烯酰胺接枝共聚制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能钻井处理剂，所述多功能钻井处理剂通过采用分散聚合工艺，由淀粉和纤维素在引发剂的作用下与丙烯酰胺接枝共聚制得。


2.根据权利要求1所述的多功能钻井处理剂，其中，所述引发剂包括氧化剂和还原剂；所述多功能钻井处理剂包括原料和溶剂，所述多功能钻井处理剂的原料按质量分数计包括：淀粉30-80％、纤维素10-40％、丙烯酰胺5-45％、含双键的水溶性化合物单体0-15％任选地为0.5-15％、氧化剂0.5-5％、还原剂0.5-5％和分散稳定剂0.5-5％。


3.根据权利要求2所述的多功能钻井处理剂，其中，所述多功能钻井处理剂的原料按质量分数计包括：
淀粉40-70％、纤维素15-35％、丙烯酰胺10-35％、含双键的水溶性化合物单体2-10％、氧化剂1-2％、还原剂1-2％和分散稳定剂1-3％。


4.根据权利要求2或3所述的多功能钻井处理剂，其中，所述含双键的水溶性化合物单体选自氨基丙烯酸、氨基丙烯酸盐、苯乙烯磺酸盐和烯丙基类季铵盐中的一种或多种；
可选地，所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种；
可选地，所述还原剂选自硫酸亚铁、亚硫酸钠和亚硫酸胺中的一种或多种。


5.根据权利要求2或3所述的多功能钻井处理剂，其中，所述溶剂的用量为所述多功能钻井处理剂的原料重量总和的1-5倍，
可选地，所述溶剂选自异丙醇、乙醇、乙二醇和丙二醇中的一种或多种；
优选地，所述溶剂由异丙醇和乙醇组成，所述溶剂的用量为所述多功能钻井处理剂的原料重量总和的1.5-3倍，异丙醇和乙醇的重量比为(...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗海龙，孙保明，赖全勇，李红英，胡进军，张永健，
申请(专利权)人：中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12