[發明專利]一種鉆井液用環保型包被劑的制備方法

無效

• 申請號: 201010237144.0
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101942060A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 蔣官澄;謝水祥;陳勉;李志勇;史建剛;張金龍;胥洪彪;曾留芳;毛慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F4/40;C09K8/035
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮

技術領域

本發明涉及一種鉆井液用環保型包被劑的制備方法，應用于石油工業的油氣田鉆井技術領域。

背景技術

包被劑是鉆井液體系中使用的一種重要添加劑，能有效地包被鉆屑，防止鉆屑和泥頁巖水化，防止井壁垮塌，有利于井壁穩定，提高鉆井速度，同時還有兼有降失水、改善流型及增加潤滑性等功能。

目前，國內外研制和使用了聚丙烯酸類聚合物包被劑PAC141、兩性離子聚合物包被劑FA367及聚丙烯酰胺鉀類包被劑K-PAM等，這些包被劑在各自適用的鉆井液體系中表現出了較好的性能，改善了鉆井液體系的流變性，但在現場使用過程中，也表現出了一些不足：(1)只適用于某種特定的鉆井液體系，如PAC141主要應用于聚合物鉆井液體系，對鹽水或飽和鹽水鉆井液體系卻不適用；(2)抗溫性不夠理想，PAC141等幾種包被劑抗溫最高只能達到150℃，對于深井及超深井，其井下溫度有時達到180℃，包被作用降低，甚至失效；(3)抗鹽性不夠理想，PAC141等幾種包被劑在10％NaCl及以上濃度溶液中時，會產生絮體，降低或失去包被作用；(4)環保型指標，如重金屬含量，不滿足相應國家標準要求。同時，由于包被劑主要采用合成工藝，聚合物分子量高，可生物降解性低。

本發明針是針對現用包被劑所存在的問題而研制開發一種環保型包被劑，它能解決包被劑對不同鉆井液的適用性、抗溫抗鹽性及環保性等問題，在滿足鉆井工程對包被劑性能的同時，也滿足國家相關環保標準要求，從而降低鉆井作業結束后廢棄鉆井液處理的難度與成本。

發明內容

本發明提供一種(1)適用性強，可適用于不同的鉆井液體系，如聚合物鉆井液，聚磺鉆井液，有機鹽鉆井液，飽和鹽水鉆井液，海水鉆井液等鉆井液體系；(2)抗溫抗鹽性能優良，合成的環保型包被劑抗溫性可達170℃，抗鹽性可達飽和(36％NaCl)，可滿足深井、超深井及海上鉆井的對鉆井液添加劑的要求；(3)良好的環保性能，重金屬滿足GB4284-84《農用污泥中污染物控制標準》限值要求；可生物降解，BOD₅/COD≥0.15；急性生物毒性EC₅₀≥30000mg/L的包被劑的制備方法。

本發明采用如下技術方案，包括以下步驟：

(1)配制引發劑(氧化型和還原型)溶液：分別在95-92mL水中加入5-8g氧化型引發劑A和5-8g還原型引發劑B，攪拌，待引發劑完全溶解后，即得到濃度為5％-8％(wt)的氧化型引發劑A溶液與濃度為5％-8％(wt)的還原型引發劑B溶液。

(2)在燒杯中加入10-40mL水，向水中加入8.0-13.5g非離子單體，攪拌并充分溶解；

(3)加入1.0-5.0g生物聚合物單體，繼續攪拌，讓其充分溶解；

(4)加入4.0-10.0g陰離子單體，繼續充分攪拌；

(5)加入2.0-7.5g?pH值調節劑，充分攪拌；

(6)加入引發劑：先加入0.5-3.0mL氧化型引發劑A溶液，充分攪拌后，再加入0.5-3.0mL還原型引發劑B溶液，充分攪拌；

(7)繼續攪拌，5分鐘后開始發熱聚合，在40-50℃條件下，反應2-4h，得最終產品。

上述方案中：

氧化型引發劑為叔丁基過氧化氫、過氧化酰基、過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種；

還原型引發劑為叔胺、環烷酸鹽、硫醇、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種；

非離子單體為醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一種或兩種；

生物聚合物單體為陽離子改性淀粉、玉米淀粉、氧化淀粉、羧甲基淀粉中的一種或兩種；

陰離子單體為衣康酸、苯乙烯磺酸鹽、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鈉中的一種或兩種；

pH值調節劑為氫氧化鈣、氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀中的一種。

本發明在流變性能、抗鹽抗溫性能、重金屬、可生物降解性、急性生物毒性等方面的評價效果如下：

1、流變性能評價

(1)基漿的配制

按水∶無水碳酸鈉∶膨潤土＝1000∶3∶40(重量比)，邊攪拌邊先后加入無水碳酸鈉和膨潤土于自來水中，繼續攪拌8h以上，然后封閉靜置16h，備用。

(2)流變性能評價