一种钻井液用非磺化降粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于石油钻井工程油田化学技术领域，提供了一种钻井液用非磺化降粘剂及其制备方法，包括以下重量份数的制备原料：木质素0～80份，栲胶0～90份，甲醛10～20份，有机酸单体10～20份，硅烷偶联剂5～10份，二元胺20～30份，所述木质素和栲胶的重量份数不同时为0。原料(栲胶和/或木质素)中醚键较少，抗温性能好；在甲醛的作用下原料发生缩聚反应形成大分子，提高了刚性；大分子通过羟基与硅烷偶联剂连接，硅烷偶联剂的另外一端连接有机酸单体，有机酸单体的连接提高了抗温性能。二元胺通过与有机酸单体反应形成酰胺基团，连接到大分子上，二元胺的另外一端的胺基裸漏出来，提高了水溶性以及吸附性能。水溶性以及吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用非磺化降粘剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井工程油田化学
，尤其涉及一种钻井液用非磺化降粘剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]高温深井油气藏开发已成为未来发展趋势，这对高温高密度钻井液体系提出了极大的挑战，高密度钻井液在高温下性能会发生恶化，有的发生降解而降粘，有的高温后增稠导致粘度无法控制，并且地层粘土矿物侵入钻井液后，也会造成高密度钻井液增稠，往往这时候就需要添加降粘剂以解决增稠问题，传统的降粘剂主要集中在磺化材料，如磺化单宁、磺化栲胶、铁铬木质素磺酸盐、磺化苯乙烯
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马来酸酐共聚物等等，随着环保形势越来越严峻，含硫等磺化钻井液材料难以降解或处理难度大等缺点，严重制约着高温高密度水基钻井液的发展。
[0003]栲胶与木质素是来源较广的天然材料，对栲胶与木质素的改性及利用一直是钻井液从业者所追求的，尤其是作为降粘剂来使用。而传统的改性方法往往主要集中在磺化处理或者碱化处理，这种改性的栲胶与木质素具有较好的降粘效果与抗温性能，但是难以满足环保要求。因此，需要研究非磺化类的降粘剂，尤其是非磺化类栲胶与木质素类降粘剂。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供钻井液用非磺化降粘剂及其制备方法。本专利技术提供的钻井液用非磺化降粘剂不含硫元素，满足环保要求。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种钻井液用非磺化降粘剂，包括以下重量份数的制备原料：r/>[0007]水150～200份，木质素0～80份，栲胶0～90份，甲醛10～20份，有机酸单体10～20份，硅烷偶联剂5～10份，引发剂0.2～0.5份，二元胺20～30份，催化剂1～4份；所述木质素和栲胶的重量份数不同时为0；
[0008]所述有机酸单体为丙烯酸和/或衣康酸(IA)；
[0009]所述硅烷偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或3
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氨基丙基三乙氧基硅烷。
[0010]优选地，所述栲胶包括杨梅栲胶、橡椀栲胶和马占相思栲胶中的一种或多种。
[0011]优选地，所述二元胺包括羟乙基乙二胺、乙二胺、丙二胺、己二胺、N,N
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二甲基
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1,2
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乙二胺、N,N
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二甲基
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1,3
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丙二胺和端基聚醚胺的一种或多种。
[0012]优选地，所述引发剂包括过氧化苯甲酰。
[0013]优选地，所述催化剂为甲醇钠和/或氢氧化钾。
[0014]本专利技术还提供了上述技术方案所述的钻井液用非磺化降粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将水、木质素、栲胶和甲醛混合，进行缩聚反应，得到缩聚反应体系；
[0016]保护气氛下，所述缩聚反应体系、有机酸单体和硅烷偶联剂在引发剂的作用下，进行接枝共聚反应，得到接枝共聚反应体系；
[0017]将所述接枝共聚反应体系、二元胺和催化剂混合，进行酰胺化反应，得到所述钻井液用非磺化降粘剂。
[0018]优选地，所述缩聚反应的pH值为7～8，温度为60～80℃，时间为2～3h。
[0019]优选地，所述接枝共聚反应的pH值为7～8，温度为80～90℃，时间为3～4h。
[0020]优选地，所述酰胺化反应的温度为150～180℃，时间为6～8h。
[0021]本专利技术提供了一种钻井液用非磺化降粘剂，包括以下重量份数的制备原料：水150～200份，木质素0～80份，栲胶0～90份，甲醛10～20份，有机酸单体10～20份，硅烷偶联剂5～10份，引发剂0.2～0.5份，二元胺20～30份，催化剂1～4份；所述木质素和栲胶的重量份数不同时为0；所述有机酸单体为丙烯酸和/或衣康酸(IA)；所述硅烷偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或3
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氨基丙基三乙氧基硅烷。在本专利技术中，原料木质素和/或栲胶的使用，使得钻井液用非磺化降粘剂具备优异的降粘性。同时栲胶和/或木质素中醚键较少，抗温性能好；在甲醛的作用下，原料之间发生缩聚反应形成大分子，提高了非磺化降粘剂的刚性。缩聚而成的大分子通过羟基与硅烷偶联剂连接，硅烷偶联剂的另外一端连接有机酸单体，有机酸单体的连接提高了非磺化降粘剂的抗温性能以及水溶性。二元胺通过与有机酸单体反应形成酰胺基团，连接到大分子上，二元胺的另外一端的胺基裸漏出来，提高了非磺化降粘剂的水溶性以及吸附性能，增强其与其他处理剂的配伍性，具体可用于配制高密度钻井液，具有较好的稀释作用，最高密度可达2.20g/cm3。最后，本专利技术的钻井液用非磺化降粘剂不含硫磷氯元素，生物毒性小，环境友好。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述的钻井液用非磺化降粘剂的制备方法，包括以下步骤：将水、木质素、栲胶和甲醛混合，进行缩聚反应，得到缩聚反应体系；保护气氛下，所述缩聚反应体系、有机酸单体和硅烷偶联剂在引发剂的作用下，进行接枝共聚反应，得到接枝共聚反应体系；将所述接枝共聚反应体系、二元胺和催化剂混合，进行酰胺化反应，得到所述钻井液用非磺化降粘剂。本专利技术的栲胶和/或木质素在甲醛的作用下，发生缩聚反应形成大分子，大分子的形成提高了非磺化降粘剂的刚性；缩聚而成的大分子通过羟基与硅烷偶联剂的一端连接，硅烷偶联剂的另外一端连接有机酸单体上，有机酸单体的连接提高了非磺化降粘剂的抗温性能以及水溶性。二元胺通过与有机酸单体反应形成酰胺基团连接到大分子上，同时，二元胺的另外一端的胺基裸漏出来，提高了非磺化降粘剂的水溶性以及吸附性能，增强其与其他处理剂的配伍性。本专利技术提供的制备方法，操作简单。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种钻井液用非磺化降粘剂，包括以下重量份数的制备原料：
[0024]水150～200份，木质素0～80份，栲胶0～90份，甲醛10～20份，有机酸单体10～20份，硅烷偶联剂5～10份，引发剂0.2～0.5份，二元胺20～30份，催化剂1～4份；所述木质素和栲胶的重量份数不同时为0；
[0025]所述有机酸单体为丙烯酸和/或衣康酸(IA)；
[0026]所述硅烷偶联剂为γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或3
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氨基丙基三乙氧基硅烷。
[0027]在本专利技术中，如无特殊说明，本专利技术所用原料均优选为市售产品。
[0028]制备本专利技术的钻井液用非磺化降粘剂的原料包括重量份数为150～200份的水，优选为160～190份，进一步优选为170～180份。在本专利技术中，所述水优选包括去离子水。
[0029]制备本专利技术的钻井液用非磺化降粘剂的原料包括重量份数为0～80份的木质素，优选为1～80份，进一步优选为5～60份，更优选为10～30份。
[0030]制备本专利技术的钻井液用非磺化降粘剂的原料包括重量份数为0～90份的栲胶，优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用非磺化降粘剂，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：水150～200份，木质素0～80份，栲胶0～90份，甲醛10～20份，有机酸单体10～20份，硅烷偶联剂5～10份，引发剂0.2～0.5份，二元胺20～30份，催化剂1～4份；所述木质素和栲胶的重量份数不同时为0；所述有机酸单体为丙烯酸和/或衣康酸；所述硅烷偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或3
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氨基丙基三乙氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的钻井液用非磺化降粘剂，其特征在于，所述栲胶包括杨梅栲胶、橡椀栲胶和马占相思栲胶中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的钻井液用非磺化降粘剂，其特征在于，所述二元胺包括羟乙基乙二胺、乙二胺、丙二胺、己二胺、N,N
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二甲基
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1,2
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乙二胺、N,N
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二甲基
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1,3
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【专利技术属性】
技术研发人员：由福昌，许明标，徐鹏，周书胜，
申请(专利权)人：荆州嘉华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：