[發明專利]一種提高磺化鉆井液高溫穩定性的方法

無效

• 申請號: 201010141330.4
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN101798914A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 孫明波;王書琪;張敬春;張志財;盧明
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 周慰曾

技術領域

本發明涉及一種提高磺化鉆井液高溫穩定性的方法，屬于油田化學技術領域。

背景技術

上世紀70年代三磺處理劑的成功研制使深井鉆井液技術得到飛速發展，鉆井液抗溫能 力得到大幅度提高。80年代聚合物系列的成功研制使抗高溫鉆井液體系由三磺轉變成聚磺 鉆井液體系，這兩種鉆井液體系一直廣泛的應用在深井鉆井作業中。

磺甲基酚醛樹脂(SMP，油田上也稱磺化酚醛樹脂)是目前國內外廣泛使用的油田鉆 井液添加劑之一。磺甲基酚醛樹脂為一種水溶性陰離子聚電解質，主要用在深井鹽水或飽 和鹽水體系中，具有抗溫、抗鹽等優良性能，但是近飽和、飽和鹽水磺化鉆井液體系在高 溫下(160℃以上)會出現增稠現象，從而嚴重影響正常鉆進。高溫交聯及其影響因素，至 今研究很少，王平全的“三磺處理劑的高溫交聯及影響因素”，《鉆井液與完井液》1991年 第8卷第4期第26-32頁，該文報道了高溫交聯的一些機理和影響因素，認為引起交聯的 主要原因是聚合物的高溫交聯，從而使體系的粘度增大，甚至出現膠凝、固化。鉆井液添 加劑中的磺甲基酚醛樹脂類，因其分子結構中含有活性較高的羥甲基，磺甲基酚醛樹脂的 交聯反應為酚環上的羥甲基與酚環上的活潑氫發生脫水縮合反應，生成穩定的以亞甲基橋 連接的酚環，分子量增大，從而體系的粘度增大，發生凍膠化甚至固化。交聯機理類似于 酚醛樹脂的固化反應機理。體系的增稠主要是由有機物的交聯引起的，加入降粘劑一般無 效或反而引起增粘。

本發明通過抑制高溫、高鹽條件下有機物的交聯，提高鉆井液高溫穩定性的方法至今 還未見報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種提高磺化鉆井液高溫穩定性的方法，旨在通過 成本低、操作簡單的方法以控制磺化鉆井液中的羥甲基含量來有效提高鉆井液抗高溫性。

本發明的原理是向現有的含磺甲基酚醛樹脂的磺化鉆井液中加入高溫穩定劑，通過取 代、控制磺化鉆井液中能引起高溫稠化的活性基團羥甲基的含量，相應增加親水性基團羧 酸基的含量，增強磺甲基酚醛樹脂的親水性，實現提高鉆井液體系高溫穩定性的目的。

本發明提供的提高磺化鉆井液高溫穩定性的方法，步驟如下：

將高溫穩定劑加入含磺甲基酚醛樹脂的磺化鉆井液中，攪拌均勻后，立即投入使用。

所述的高溫穩定劑為下列之一：

i.氧化劑雙氧水、重鉻酸鉀、次氯酸鈉、次氯酸鈣、高錳酸鉀或過硫酸銨；

ii.亞硫酸鹽與醛的混合；

iii.含羥基的磺酸鹽。

所述的高溫穩定劑加量為磺化鉆井液的0.3-5wt％，優選0.3-3wt％(質量百分比)。可 根據井底溫度做適當的調整，隨溫度的升高，加量適當增大。

所述的氧化劑優選30wt％的雙氧水。

所述的亞硫酸鹽為焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、焦亞硫酸鉀或亞硫酸鉀。

所述的醛為三聚甲醛、甲醛溶液或六亞甲基四胺。

所述的亞硫酸鹽與醛的混合優選焦亞硫酸鈉和三聚甲醛混合，焦亞硫酸鈉與三聚甲醛 質量比4-8∶0.5-2，其中優選5∶1。

所述的含羥基的磺酸鹽為羥甲基磺酸、羥乙基磺酸或羥丙基磺酸的鈉鹽或鉀鹽。

磺化鉆井液為常用的含磺甲基酚醛樹脂的鉆井液。包括現有文獻報道及實際應用的含 磺甲基酚醛樹脂的磺化鉆井液。以下磺化鉆井液配方僅為舉例，并不限于此例。

一種常用磺化鉆井液配方為：

以漿濃2-3％(單位：土g/水mL)的土漿為基數，添加0.1％Na₂CO₃(占土漿質量百分 比，以下均同)，1.0％NaOH，2-8％SMP-2，2.0％SPNH，3.0％PSC-2，2.0％SPC，3.0％Tf-180 或3.0％Tf-160，25.0％NaCl，5.0％KCl。再添加4.2g/cm³高密度重晶石粉至密度為2.3～ 2.4g/mL。

磺化鉆井液中所用土漿一般為鈉膨潤土加水配制，漿濃2-3％(單位：土g/水mL)，靜 置24小時。

磺化鉆井液中所用SMP-2為磺甲基酚醛樹脂，SPNH為褐煤樹脂，PSC-2為磺甲基腐 殖酸鉻，SPC為鐵鉻木質素磺酸鹽，Tf-180為軟化點為180度的瀝青粉，Tf-160為軟化點 為160度的瀝青粉，均可市場購得。鈉膨潤土、氯化鈉、氯化鉀、重晶石等均為市售材料。