钻井液用提切降滤失剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田钻井液用助剂技术领域，具体涉及一种钻井液用提切降滤失剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在钻井过程中，钻井液处理剂的加入是保证钻井过程顺利进行的必要条件。如今， 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，钻遇地层日趋复杂，水平 井、大位移井数量迅速增加，深水钻井、无固相钻井等技术迅速发展。深水钻井过程中，井眼 与隔水管之间温度和流速变化较大，钻井液体系的流变性能容易波动，井控难度增大，特别 是对降滤失性能和携砂性能提出了更高的要求。无固相钻井液的密度低，润滑、冷却性能 好，有利于提尚钻速和减小漏失能大大提尚钻头尚效破岩能力，能提尚钻头寿命，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和悬浮性能要求非常 尚。
[0003] 这些先进的钻井技术迅速发展，这便对钻井液工艺提出了越来越高的要求。钻井 液的切力小，悬浮性差，携砂困难，直接影响重晶石沉降、当量循环密度、激动压力和抽吸压 力等，容易引起沉沙卡钻等不良后果；因此，提切剂的加入可以适当控制切力，是复杂经钻 井成功的保证。降滤失剂通过在井壁形成低渗透率、薄而致密的滤饼而降低钻井液的滤失 量，从而避免井径不规则、井壁垮塌、损害油气层、卡钻以及测井不准等不良状况发生。
[0004] 目前的油田钻井液用提切剂以黄原胶用量最大，但是其在提高切力的同时会大幅 提高表观粘度，给钻井液的维护带来困难。但具备良好的抗温性抗盐性、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的产品却很少。因此，目前需要开发出提 切能力强又不大幅增加钻井液表观粘度、同时具有一定的降滤失性能和抗温抗盐效果好的 提切剂产品，来满足当前现场钻井液的维护和处理的需要。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种钻井液用提切降滤失 剂，该钻井液用提切降滤失剂具有良好的提切性能和降滤失性能，抗盐能力强，抗温效果 好。
[0006] 本发明的另一个目的是提供一种钻井液用提切降滤失剂的制备方法，该方法，该 方法工艺合理，条件温和、可控，无后处理。
[0007] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：钻井液用提切降滤失剂，由交联淀粉 与改性后的天然纤维和生物胶在引发剂A的作用下与共聚单体进行接枝共聚制得，其中， 以交联淀粉重量为基准，其他各原料的重量分数为，
[0008] 生物胶 10 ~ 35% 天然纤维 10~35% 碱化剂 2 ~ 8% 氯乙酸钠 1 ~ 5% 环氧氯丙烷 0. 5 ~ 3% 共聚单体 20~60% 引发剂A 0. 5~2%。
[0009] 进一步，所述交联淀粉采用以下方法制备：
[0010] (1)称取包含淀粉在内的各原料，以原料淀粉重量为基准，其他各原料的重量分数 为：
[0011] 有机膦酸盐 5~10% 有机溶剂 30~40% 氯乙酸钠 5~15% 引发剂B 0. 05 ~ 1% 交联剂 0. 05 ~ 0. 1% 碱化剂 5~15%;
[0012] (2)按配比将淀粉、有机溶剂及缓冲溶液加入到反应釜R2中，同时将所述比例的 有机膦酸盐配成25?30wt %的有机膦酸盐水溶液，也加入到反应釜R2中，升温且保持温度 在40?60°C之间，搅拌反应0. 5?Ih ;
[0013] (3)将所述比例的碱化剂溶于水，制成45?50wt %碱化剂水溶液，并将碱化剂水 溶液加入到反应釜R2中，保持温度在60?90°C，搅拌20?30分钟；
[0014] (4)将所述比例的氯乙酸钠溶于水，制成20?30wt%氯乙酸钠水溶液，并将氯乙 酸钠水溶液加入到反应釜R2中，保持温度在60?90°C之间，搅拌反应1?I. 5h ;
[0015] (5)将交联剂、引发剂B分别溶于溶剂中配成20?30wt %交联剂溶液、20? 30wt %引发剂B溶液，并加入到反应釜R2中，搅拌，待温度升至80?KKTC之间，保温反应 0· 5 ?Ih ;
[0016] (6)蒸馏回收步骤（5)所得反应产物中的溶剂，将产物进行烘干、粉碎，过筛即得 交联淀粉。
[0017] 再进一步，制备交联淀粉时，淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉或土豆淀粉中的任意一 种或两种以上组成的混合物；有机膦酸盐选自水杨酸基膦酸盐、二乙基乙烯基膦酸盐、焦 磷酸双酯中的一种或两种以上按一定比例组成的混合物所述，有机膦酸盐可以是钠盐或钾 盐；有机溶剂为甲醇或体积浓度为80?90%的酒精；缓冲溶液的pH为7?9,配制缓冲溶 液的缓冲剂为磷酸二氢钠和磷酸一氢钠的混合物或磷酸一氢钠和柠檬酸的混合物或二者 的组合；碱化剂为氢氧化钠或氢氧化钾或二者的混合物；交联剂选自环氧氯丙烷、三氯氧 磷、甲醛中任意一种或多种组成的混合物；引发剂B为过硫酸铵和亚硫酸钠的混合物、过氧 化氢和酒石酸的混合物、过硫酸钾和氯化亚铁的混合物中的任意一种或多种的组合。
[0018] 本文中，制备提切降滤失剂时，其他各原料的重量分数是指其他各原料的重量与 交联淀粉重量的比值；制备交联淀粉时，其他各原料的重量分数是指其他各原料的重量与 淀粉重量的比值。
[0019] 本发明的原料交联淀粉可以是现有方法改性得到的交联淀粉。优选情况下，本发 明的原料交联淀粉采用上述方法制备，其制备方法同时记载在本发明同日递交的发明名称 为"钻井液用交联淀粉及其制备方法"的专利申请中。
[0020] 进一步，所述生物胶选自黄原胶、瓜尔胶、果胶中的任意一种或两种以上组成的混 合物；天然纤维为麻纤维、棉纤维、木粉和果壳中的一种或两种。
[0021] 进一步，碱化剂为氢氧化钠或氢氧化钾或二者的混合物。
[0022] 进一步，所述的共聚单体为丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 和丙烯酸中的一种或两种。
[0023] 进一步，所述引发剂A为硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸钾和亚硫酸氢钠中的一种或 两种。
[0024] 本发明提供的上述钻井液用提切降滤失剂的制备方法包括以下步骤：
[0025] (1)按配比将天然纤维和生物胶加入到反应釜Rl中；将碱化剂溶于水，将制成的 碱化剂水溶液加入到反应釜Rl中，搅拌混合均匀；
[0026] (2)按配比将氯乙酸钠溶于水，将制成的氯乙酸钠水溶液加入到反应釜Rl中，保 持温度在50?80°C之间，搅拌反应30?50分钟；
[0027] (3)按配比将环氧氯丙烷加入到反应釜Rl中，保持温度在50?80°C之间，搅拌反 应30?50分钟；
[0028] (4)将交联淀粉在搅拌条件下加入到反应釜Rl中，继续保持温度在50?80°C之 间，搅拌混合均匀；
[0029] (5)按配比将引发剂A溶于水，将配制成的引发剂A水溶液加入到反应釜Rl中，搅 拌混合均勾；
[0030] (6)按配比将共聚单体溶于水，将制成的共聚单体水溶液加入到反应釜Rl中，搅 拌混合均匀，保持温度在50?80°C之间反应20?40分钟即可得产物。
[0031] 进一步，步骤⑴中碱化剂水溶液的浓度为30?40wt% ;步骤⑵中氯乙酸钠水 溶液的浓度为30?40wt%;步骤（5)中引发剂A水溶液的浓度为5?IOwt%;步骤（6)中 共聚单体水溶液的浓度为40?50wt %。
[0032] 进一步，所述制备方法还包括，将步骤（6)的产物进行烘干、粉碎，即得钻井液用 提切降滤失剂成品。可根据实际需要控制粉碎程度，得到所需要的成品颗粒度。
[0033] 本发明提供的钻井液用提切降滤失剂（本文简称VIF)具有以下显著的特点和优 占 .
[0034] 第一、VIF产品中含有综合性能结构调整组份一一交联淀粉和改性天然纤维与生 物胶的接枝共聚物，同时其分子链具有很强的伸展能力，在水中搅拌后能迅速分散、伸展并 形成具有一定强度的空间网状结构，具有一定的塑性，可科学调整钻井液的的表观粘度和 静切力的大小，使得VIF在不大幅提高钻井液表观粘度的同时，可以具有较高的塑性粘度 和屈服值，从而自由调节动塑比（YP/PV)。
[0035] 第二，该VIF产品在饱和盐水基浆中具有优秀的降滤失性能和提切效果，表明其 抗盐能力强。
[0036] 第三，该VIF产品抗温效果好，其在饱和盐水体系中160°C下老化16h，依然具有良 好的降滤失性能和提切性能。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述。
[0038] 实施例1
[0039] 该实施例用于说明本发明中交联淀粉的制备方法。
[0040] 将玉米淀粉lOOKg、酒精（85% v/v)30Kg加入到反应釜R2中，将水杨酸基磷酸钠 6Kg溶于水制成的30wt %水杨酸基膦酸钠水溶液加入到反应釜R2中，将0. 3Kg磷酸二氢钠 溶于I. 5Kg水中制得的溶液和I. 8Kg磷酸一氢钠溶于9Kg水中制得的溶液混合得到缓冲溶 液（pH为7-9)，将缓冲溶液加入到反应釜R2中，搅拌均匀后，快速升温，保持温度在50°C左 右反应30分钟；将氢氧化钠8Kg溶液水制成的50wt %的氢氧化钠水溶液缓慢加入到反应 釜R2中，保持温度在70°C，充分搅拌20分钟后，将IOKg氯乙酸钠制成30wt %的氯乙酸钠 水溶液，并加入到反应釜R2中，保持温度70°C左右，充分反应60分钟；将0.07Kg环氧氯丙 烷溶于酒精（85% v/v)中制成30wt%环氧氯丙烷酒精溶液，并加入反应釜R2中，充分搅 拌，将0. 05Kg过硫酸铵溶于水中制成的30wt%过硫酸铵水溶液和0. 05Kg亚硫酸钠溶于水 中制成的30wt %亚硫酸钠水溶液同时加入到反应釜R2中快速搅拌，保持温度90°C左右，反 应40分钟后，将反应产物蒸馏回收酒精，再依次进行烘干、粉碎、过60目标准筛，得到交联 淀粉成品。
[0041] 实施例2
[0042] 该实施例用于说明本发明提供的钻井液用提切降滤失剂的制备方法。
[0043] 分别称取瓜儿胶10Kg、黄原胶8Kg和棉纤维10Kg，加入到反应釜Rl中；称取氢氧 化钠3Kg配制成质量分数为30%的水溶液加入到反应釜Rl中，匀速搅拌10分钟；称取2Kg 氯乙酸钠配制成浓度为40wt%的水溶液加入到反应釜Rl中，匀速搅拌35分钟，保持温度 60°C左右；称取IKg环氧氯丙烷加入到反应釜Rl中，匀速搅拌，同时保持温度在60°C左右， 反应时间为35分钟；称取实施例1制得的IOOKg交联淀粉在搅拌条件下缓慢加入到反应 釜Rl中，继续保持温度在60°C之间，匀速搅拌20分钟；称取0. 5Kg硝酸铈铵配制成浓度为 5wt %水溶液加入到反应釜Rl中，快速搅拌均匀；称取40Kg丙烯酰胺单体溶于水制成浓度 为40wt%水溶液加入到反应釜Rl中