[發(fā)明專利]超高密度鉆井液用分散劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310269520.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103333665A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 謝建宇;王中華;李彬;張濱;萬龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F289/00;C08F220/06;C08F222/02;C08F220/58;C08F220/38;C08F220/56;C08F226/02;C08F2/38
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

技術領域

本發(fā)明涉及一種超高密度鉆井液用分散劑及其制備方法，具體涉及超高密度鉆井液（2.5g/cm³<ρ≤3.0g/cm³）用分散劑及其制備方法，屬于油田鉆井液用處理劑合成技術領域。

技術背景

在石油勘探開發(fā)過程中，隨著鉆遇地層的日趨復雜，高溫高壓井和超高壓油氣層逐漸增多，為了平衡地層壓力，防止井下事故發(fā)生，保證鉆井作業(yè)順利進行，需要使用超高密度鉆井液來達到安全順利鉆井的目的。超高密度鉆井液中重晶石含量高（重晶石體積分數(shù)甚至可以達到50%以上），鉆井液粘度效應大、流變性較差，體系常溫配制難度大，并且在鉆井過程中，超高密度鉆井液鉆遇泥頁巖地層和其他易水化地層時，大量低密度鉆屑及粘土侵入鉆井液中，造成鉆井液的固相含量升高，固相粒子之間的相互作用增強，使得鉆井液的粘度和切力急劇上升，流變性更加難以控制。而超高密度鉆井液的高固相導致鉆井液對外來物質的污染敏感性更強，特別是在鉆遇高壓鹽水層和鹽膏層及復雜地層時，鉆井液中膨潤土顆粒的擴散雙電層將受到鈉、鈣和鎂離子的擠壓作用，當靜電斥力和吸附溶劑化層的阻力減小到不足以阻止重晶石顆粒之間發(fā)生聚結時，重晶石會發(fā)生聚結、沉降，嚴重破壞鉆井液的沉降穩(wěn)定性，造成井下復雜事故。因此，需要開發(fā)能對重晶石有效作用的分散劑，改善鉆井液的流變性和懸浮穩(wěn)定性。目前，國內外對適用于超高密度鉆井液的分散劑研究較少。在專利申請200710049033.5中將鉆井液降粘劑作為超高密度鉆井液分散劑使用，但其對加重材料重晶石的分散效果并不十分理想，不能明顯改善鉆井液的流變性。在專利申請2011103152579.21中，分散劑在超高密度鉆井液中經高溫老化后雖然明顯改善鉆井液的流變性，但在室溫配漿時，鉆井液的流變性能仍然存在不足。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種超高密度鉆井液用分散劑，實現(xiàn)對重晶石高效分散，有效改善鉆井液常溫配漿性能及高溫流變性和沉降穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一個目的在于提供上述一種超高密度鉆井液用分散劑的制備方法。

本發(fā)明通過以下技術方案加以實現(xiàn)：

超高密度鉆井液用分散劑，由天然材料改性物R、含羧基單體B、含磺酸基單體C和有機胺單體D按質量比10：0.5～3：0.5～3：0.5～3的比例混合后，加入分子量調節(jié)劑，經自由基共聚而得到，其平均分子量在2500～4000之間，結構通式為

其中R為磺化木質素或磺化單寧；R₁=H或COONa；R₂=COONa或CH₂COONa；R₃=CONHC(CH₃)₂SO₃Na或COOCH(CH₂CH₃)CH₂SO₃Na；R₄=CH₂N⁺(CH₃)₃Cl^-或CONH₂。

所述天然材料改性物R是磺化木質素或磺化單寧中的一種或兩種。

所述含羧基單體B是丙烯酸或衣康酸中的一種或兩種。

所述含磺酸基單體C是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧丁基磺酸中的一種或兩種。

所述有機胺單體D是丙烯酰胺或烯丙基三甲基氯化銨中的一種或兩種。

所述分子量調節(jié)劑是對苯二酚、巰基乙酸、異丙醇、硫酸銅、氯化鐵、十二烷基硫醇或亞磷酸鈉其中之一。

一種超高密度鉆井液用分散劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將10質量份天然材料改性物R溶解于清水待用；

（2）將0.5～3質量份含羧基單體B、0.5～3質量份含磺酸基單體C和0.5～3質量份有機胺單體D混合后溶解于清水待用；

（3）將占步驟（1）和步驟（2）所述的天然材料改性物R、含羧基單體B、含磺酸基單體C和有機胺單體D總質量的0.2%～2%過硫酸銨溶解于清水待用；

（4）將占步驟（1）和步驟（2）所述的天然材料改性物R、含羧基單體B、含磺酸基單體C和有機胺單體D總質量的0.05%～0.5%分子量調節(jié)劑溶解于清水后與步驟（1）所得的天然材料改性物R溶液一起加入反應容器中，升溫至40℃～60℃；