[發明專利]一種超高密度鉆井液用分散劑、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201110301295.2
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103013459A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 楊小華;林永學;王琳;蔡利山;王顯光;柴龍;董曉強;李舟軍;梅春桂;任立偉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08H7/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及石油鉆井領域，進一步地說，是涉及一種超高密度鉆井液用分散劑、制備方法及應用。

背景技術

隨著國內外油氣勘探開發的不斷深入，鉆遇地層日益復雜，所鉆深井、超深井增多，超高密度鉆井液的應用越來越受到重視。為提高鉆井液密度而加入的大量加重材料，會嚴重影響鉆井液的性能。以密度4.2g/cm³的重晶石配制密度2.4g/cm³以上的鉆井液，其加重材料體積分數占到鉆井液總體積的50％左右，高固相含量使鉆井液內摩擦增大、粘度和切力上升、剪切稀釋性變差，且濾餅質量變差，極易造成卡鉆事故。

在鉆井液中起稀釋分散作用的處理劑主要有兩大類：一類是改性的天然聚合物，如丹寧堿液、栲膠堿液、磺甲基丹寧、鐵鉻鹽等，可用于分散型鈉膨潤土鉆井液，此類稀釋劑來源廣、價格低。其中丹寧、栲膠類在淺井低溫、淡水泥漿中稀釋效果很好。鐵鉻鹽具有良好的穩定性，但含有鉻離子，污染環境。另一類是合成高分子類，如聚丙烯酸鹽及其衍生物X-40系列、兩性離子聚合物XY系列、磺化苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SSMA)等，以及最近發展起來的含硅、氟的硅氟降粘劑SF-1、有機硅稀釋劑GX-1等，它們對分散型鈉膨潤土鉆井液及聚合物鉆井液均有良好的稀釋降粘效果，但所用原料價格昂貴，產品成本高，不利于大面積推廣應用。

上述稀釋分散劑在現場應用中表現出一定的稀釋降粘能力，特別是針對密度不是很高的水基鉆井液，在一定程度上解決了在深井、高溫或遇到污染后鉆井液粘、切升高的問題。但是在高密度鉆井液，尤其是超高密度鉆井液中，這些處理劑加入鉆井液中降低粘切的效果不好，甚至不起作用。主要原因是：

(1)目前改性的天然聚合物類稀釋降粘劑主要是作用于粘土顆粒，在粘土顆粒邊緣吸附，增加粘土顆粒的水化性能，減弱粘土顆粒間的邊-邊、邊-面結合，從而拆散粘土形成的結構而降低鉆井液的粘、切。

(2)合成高分子類稀釋降粘劑是通過與大分子聚合物形成穩定的絡合物，拆散聚合物之間形成的結構來消除聚合物的提粘效應，且促使大分子聚合物收縮脫水，提高其在粘土顆粒上吸附能力，拆散粘土之間形成的結構從而使聚合物鉆井液的粘度降低。

(3)超高密度鉆井液中粘土含量較少，其粘、切增高主要是加重劑固相顆粒間摩擦以及固相顆粒與粘土顆粒的相互作用造成的，需要能使加重劑顆粒間的凝聚、摩擦作用減弱、固相顆粒得以均勻分散的分散降粘劑。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種超高密度鉆井液用分散劑、制備方法及應用。能顯著改變重晶石等固相加重劑表面性質的分散劑，通過促使加重劑顆粒表面形成水化膜，減小加重劑顆粒間的凝聚作用及摩擦阻力，使所配制的高密度鉆井液粘度、切力下降，流動性得到改善，分散稀釋效果好、兼具降濾失作用、并且無毒、高效，制備方法簡單、易操作。

本發明的目的之一是提供一種超高密度鉆井液用分散劑。

由包括以下組分的原料反應而得：

木質素????10～40重量份，優選15～30重量份；

酚類??????1.5～20重量份，優選4～15重量份；

磺化劑????2.5～15重量份，優選5～10重量份；

調聚劑????0.5～5重量份，優選1～4重量份；

催化劑????0.5～4重量份，優選0.8～2重量份；

水????100????重量份

所述的木質素為木本木質素和/或草本木質素；

所述的酚類是苯酚、對甲酚、間甲酚中的一種或兩種；

所述的磺化劑是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或硫酸中的一種，優選為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉；其中所述硫酸為濃硫酸或發煙硫酸，優選發煙硫酸；

所述的調聚劑為醛類化合物；優選甲醛或乙醛；

所述的催化劑為胺基磺酸，苯磺酸，陽離子交換樹脂中的一種或組合。

所述分散劑是由以下方法制備的：所述組分混合均勻，在160～180℃下反應6～10h后制得。

木質素和酚類在催化劑作用下反應，醛類調聚劑主要是起到木質素和酚類物質之間橋接的作用，決定了所得產物分子量的大小。磺化劑增加了產物的磺酸基團，增強產物的分散效果及抗溫抗鹽能力。

本發明的目的之二是提供一種超高密度鉆井液用分散劑的制備方法。

包括：

所述組分混合均勻，在160～180℃下反應6～10h后制得。

具體地：