[發明專利]一種氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710293920.0
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107118749A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 王磊磊;李文娟;張坤;馮超;舒儒宏;徐浩然;楊賀衛;宮云龍;魏盡然;郭立華
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明涉及石油天然氣領域，具體地涉及一種氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑及其制備方法。

背景技術

隨著石油工業的發展和石油需求的不斷增長，油氣勘探開發逐漸向深部地層和海上發展，鉆井工程的難度越來越大，對鉆井液和鉆井液處理劑提出了更高要求。降濾失劑作為水基鉆井液的重要處理劑之一，對保證安全、快速、高效鉆井起著重要作用。其用量最大，且種類繁多，主要為天然材料或天然材料改性產物和合成聚合物類。天然材料或天然材料改性產物包括腐殖酸、纖維素、木質素、淀粉類及其衍生物；合成聚合物主要以各種乙烯基單體多元共聚物和磺甲基化的酚醛樹脂等為主。在一定條件下，超細碳酸鈣等一些無機化合物也可用作降濾失劑。近年來，合成聚合物類降濾失劑由于其單體類別豐富，可調性強，在抗高溫、抗鹽方面有著廣闊的應用前景，研究逐步得到重視。

為了提高產品的降濾失性能，目前常用合成聚合物類降濾失劑分子量相對較大，它們在降低鉆井液濾失量的同時，也不同程度的提高了鉆井液粘度，給現場施工帶來了不便。而一些相對分子量小的降濾失劑雖然增粘效果不明顯，可以滿足現場施工的要求，但其用量較多，抗溫較差，隨著循環次數的增加，投入的成本也逐漸升高。抗溫、抗鹽，在鉆井液體系中不增粘甚至降粘的降濾失劑是目前現場急需的處理劑之一，磺化酚醛樹脂和磺化褐煤樹脂具有該特性，是目前高溫高密度井中常用的處理劑，但其使用時往往還需要配合其他處理劑以護膠，造成鉆井液配方復雜化。隨著鉆井工程對成本控制越來越嚴格，“一劑多效”是鉆井液處理劑未來的發展趨勢，要求處理劑在發揮本身功能的同時，兼具其他作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑材料及其制備方法，以提高氯化鉀聚合物鉆井液的濾失、潤滑和封堵性能。

本發明通過如下技術方案實現：

一種氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑，是由包括下述質量份的原料制成的：

所述氧化石墨和海泡石分別經過有機酸單體預處理，再與非離子單體共聚制得所述多效降濾失劑。

所述的海泡石目數為300-1000目，優選為500-800目。

所述的有機酸單體選自下述任意一種或兩種以上的混合物：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁磺酸、2-丙烯酰胺-2-苯基乙磺酸和2-丙烯酰胺十二烷基磺。

所述的非離子單體選自下述任意一種或兩種以上的混合物：丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺和丙烯腈。

該氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)邊攪拌邊將所述的氧化石墨緩慢加入至去離子水中，并超聲分散1小時，而后加入有機酸單體，攪拌1-2小時，得到溶液A；

(2)在高速攪拌的條件下，將所述的海泡石緩慢加入至去離子水中，高速攪拌1小時，而后加入有機酸單體，高速攪拌1小時，得到溶液B；

(3)將溶液B加入至溶液A中，攪拌1小時，而后加入非離子單體，攪拌形成C；

(4)向C中加入適量的NaOH，調節水溶液pH值至9-11；加熱至60-70℃，氮氣保護下，緩慢加入引發劑，反應4-6小時，得到膠液；烘干、粉碎，得到所述的氯化鉀聚合物鉆井液用多效降濾失劑。

上述制備方法中，各組分原料的質量份如下：

所述的引發劑選自下述任意一種或兩種以上的混合物：過硫酸銨、過硫酸鉀、偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽。

氧化石墨是制備石墨烯的重要中間體，多為片狀結構，具有良好的潤滑性能，同時，氧化石墨也是制備其他功能復合材料的重要原料。相比天然石墨，氧化石墨的表面及邊緣具有許多含氧官能團(如羧基和羥基等)，因此具有更高的表面活性，可與有機分子通過相互作用力結合，經超聲分散，其尺寸為納米級。

海泡石是一種纖維狀的含水硅酸鎂，具有極大的比表面積和極強的吸附能力，相比于其他粘土礦物，具有更好的抗溫和抗鹽性能，作為非水溶性無機材料，其具有一定的封堵性能。海泡石的物理表面存在著三類吸附活性中心：硅氧四面體中的氧原子、在八面體側面與鎂離子配位的水分子、在四面體的表面由Si-O-Si鍵破裂而產生的Si-OH離子團。海泡石這些特殊的結構為物理吸附及某些化學吸附提供了有利條件。