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1、(10)授权公告号 CN 102086163 B (45)授权公告日 2013.04.03 CN 102086163 B *CN102086163B* (21)申请号 201010556332.X (22)申请日 2010.11.24 C07C 303/32(2006.01) C07C 309/08(2006.01) C07C 309/24(2006.01) C09K 8/035(2006.01) (73)专利权人 山东大学 地址 250100 山东省济南市历城区山大南路 27 号 (72)发明人 孙德军 张敬春 孙明波 李璐 (74)专利代理机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 。
2、代理人 于冠军 CN 101798914 A,2010.08.11, 实施例 9, 说 明书第 1 2 页 . CN 101857798 A,2010.10.13,说明书第1 5 页 . (54) 发明名称 一种钻井液高温高盐稳定剂的制备方法及其 应用 (57) 摘要 本发明提供了一种钻井液高温高盐稳定剂的 制备方法, 包括以下步骤 : (1) 取亚硫酸盐和醛, 将亚硫酸盐加入水中制成溶液, 再在溶液中加入 醛 ; (2) 在溶液中加入苯酚或苯胺, 苯酚或苯胺的 质量与水的体积百分比g/mL为0-2.5; 向溶 液中通氮气 ; (3) 将溶液水浴加热, 并冷凝回流, 搅拌反应 3 小时 ; (。
3、4) 再使溶液在真空干燥, 所得 固体粉碎后即得到钻井液高温高盐稳定剂。本发 明制备方法简单, 产品质量易于控制, 制备的稳定 剂加入钻井液中后在一定的地层温度下与一些常 用的钻井液添加剂反应, 提高其亲水性, 从而抑制 钻井液中的有机物高温、 高盐条件下的交联、 降解 以及聚集, 提高钻井液高温稳定性的效果明显。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 王一婷 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种钻井液高温高盐稳定剂的制备方法, 其特征是, 包括以下步骤 : (1)。
4、 按质量比 2 : 1-5 : 1 的比例取亚硫酸盐和醛, 将亚硫酸盐加入水中制成溶液, 其中 亚硫酸盐的质量与水的体积百分比 g/mL 为 10%-20%, 再在溶液中加入醛 ; (2)在溶液中加入苯酚或苯胺, 苯酚或苯胺的质量与水的体积百分比 g/mL 为 0%-2.5% ; 向溶液中通氮气 12 分钟 -18 分钟 ; (3) 将溶液水浴 60 -80加热, 并冷凝回流, 在搅拌的条件下反应 3 小时 ; (4) 再使溶液在 60 -70下真空干燥, 所得固体粉碎后即得到钻井液高温高盐稳定 剂。 2. 一种权利要求 1 制备的钻井液高温高盐稳定剂的应用, 其特征是, 将制备的钻井液 高温。
5、高盐稳定剂按钻井液重量的 1-3% 加入添加有含酚环、 酰胺或胺类添加剂的钻井液中, 在地层温度下, 通过与这些钻井液添加剂发生反应, 相应增加亲水性基团磺酸基的含量, 增 强添加剂的亲水性, 实现提高钻井液体系高温稳定性的目的。 权 利 要 求 书 CN 102086163 B 2 1/4 页 3 一种钻井液高温高盐稳定剂的制备方法及其应用 技术领域 0001 本发明涉及一种钻井液用稳定剂的制备方法以及该稳定剂的应用, 属于油田钻井 液用稳定剂技术领域。 背景技术 0002 随着油田钻井深度的逐渐增加, 会更多地钻遇高温、 高盐及各种复杂地层, 对钻井 液提出了更高的要求, 促使钻井液技术不。
6、断发展。 实践表明, 钻井液的性能对确保深井及超 深井的安全、 快速钻进具有十分重要的作用, 而钻井液的性能是通过添加的各种处理剂实 现的, 这就需要制备出性能更加优越的添加剂。 0003 上世纪 80 年代聚合物系列钻井液的成功研制使国内的抗高温钻井液体系由三磺 转变成聚磺钻井液体系, 这种钻井液体系一直广泛的应用在深井钻井作业中。 但是近饱和、 饱和盐水聚磺钻井液体系在高温下 (160以上 ) 会出现增稠现象, 从而严重影响正常钻 进。高温交联及其影响因素, 至今研究很少。发表在 钻井液与完井液 1991 年第 8 卷第 4 期第 26-32 页的 三磺处理剂的高温交联及影响因素 阐述了高。
7、温交联的一些机理和影响 因素, 认为引起交联的主要原因是聚合物的高温交联, 从而使体系的粘度增大, 甚至出现胶 凝、 固化。 0004 现有的提高一些钻井液添加剂高温高盐稳定性的方法主要为在其分子结构中引 入亲水性较强的羧酸根或磺酸根, 而这种引入主要是通过加入含有这些亲水基团的原料单 体, 比如抗盐性增粘剂(AM和AMPS的共聚物)。 这种通过共聚得到的产品质量不易控制, 对 生产控制要求较高。 发明内容 0005 本发明针对现有钻井液添加剂制备技术以及其在提高钻井液高温稳定性方面存 在的不足, 提供一种成本低、 操作简单的钻井液高温高盐稳定剂的制备方法, 制备的稳定剂 通过提高钻井液添加剂。
8、分子结构中的亲水基团来有效提高钻井液抗高温性。 0006 本发明的钻井液高温高盐稳定剂的制备方法, 包括以下步骤 : 0007 (1) 按质量比 2 1-5 1 的比例取亚硫酸盐和醛, 将亚硫酸盐加入水中制成溶 液, 其中亚硫酸盐的质量与水的体积百分比 g/mL 为 10 -20, 再在溶液中加入醛 ; 0008 (2) 在溶液中加入苯酚或苯胺, 苯酚或苯胺的质量与水的体积百分比 g/mL 为 0 -2.5 ; 向溶液中通氮气 12 分钟 -18 分钟 ; 0009 (3) 将溶液水浴 60 -80加热, 并冷凝回流, 在搅拌的条件下反应 3 小时 ; 0010 (4) 再使溶液在 60 -7。
9、0下真空干燥, 所得固体粉碎后即得到钻井液高温高盐 稳定剂。 0011 所述亚硫酸盐为焦亚硫酸钠、 亚硫酸钠、 焦亚硫酸钾和亚硫酸钾中的一种或几种。 0012 所述醛为三聚甲醛、 浓度为 37的甲醛溶液或六亚甲基四胺。 0013 所述亚硫酸盐和醛优选的质量比为 3 1。 说 明 书 CN 102086163 B 3 2/4 页 4 0014 上述钻井液高温高盐稳定剂的制备方法的合成反应机理如下 : 0015 NaHSO3+HCHO HOCH2SO3Na 0016 0017 将上述方法制备的钻井液高温高盐稳定剂按钻井液重量的 1-3加入添加有含酚 环、 酰胺或胺类添加剂的钻井液中, 在地层温度下。
10、, 通过与这些钻井液添加剂发生反应, 相 应增加亲水性基团磺酸基的含量, 增强添加剂的亲水性, 实现提高钻井液体系高温稳定性 的目的。其作用机理为 : 0018 当把该稳定剂加入钻井液中后, 与钻井液中的酚环、 酰胺或胺类等其他添加剂发 生取代反应, 相应增加钻井液处理剂的亲水性基团磺酸基的含量, 增强处理剂的亲水性。 0019 (1) 羟甲基磺酸钠与含有酚环的钻井液添加剂的反应 : 0020 0021 (2) 羟甲基磺酸钠与含有胺基的钻井液添加剂的反应 : 0022 说 明 书 CN 102086163 B 4 3/4 页 5 0023 本发明制备方法简单, 产品质量易于控制, 制备的稳定剂。
11、加入钻井液中后在一定 的地层温度下与一些常用的钻井液添加剂反应, 提高其亲水性, 从而抑制钻井液中的有机 物高温、 高盐条件下的交联、 降解以及聚集, 提高钻井液高温稳定性的效果明显。 具体实施方式 0024 下面结合实施例对本发明做进一步说明。各实施例中的百分比如无特别指出, 均 为重量百分比, 所用的化学原料均为钻井现场常用品。SMP-2 为磺甲基酚醛树脂, SPNH 为褐 煤树脂, PSC-2 为磺甲基腐殖酸铬, SPC 为铁铬木质素磺酸盐, Tf-180 为软化点为 180 度的 沥青粉, Tf-160 为软化点为 160 度的沥青粉, 高密度重晶石粉 ( 密度不低于 4.2g/cm3。
12、)。 0025 实施例 1 0026 取 9g 焦亚硫酸钠和 9g 亚硫酸钠加入 90mL 水中 ( 亚硫酸盐的质量与水的体积 百分比 g/mL 为 20 ), 加入 6g 三聚甲醛, 然后在溶液中通氮气 15 分钟。再将溶液水浴 60-80加热并冷凝回流, 在搅拌的条件下反应3小时, 60-70真空干燥, 粉碎后得到 高温稳定剂。本实施例中没有添加苯酚或苯胺。 0027 现有常用的磺化钻井液配方为 : 2.0土浆, 0.1 Na2CO3, 1.0 NaOH, 6.0 SMP-2, 2.0 SPNH, 3.0 PSC-2, 2.0 SPC, 3.0 Tf-160, 2.0 SY-A07, 25。
13、.0 NaCl, 5.0 KCl。然后添加 4.2g/m3高密度重晶石粉至密度为 2.3g/mL。 0028 取 300g 的钻井液加入 3g 所制备的高温稳定剂, 160滚动 16 小时后, 与不加高温 稳定剂的参比样于相同条件下处理后相比, 表观粘度降低 17, 切力降低 45, 高温高压 失水量基本不变。 0029 实施例 2 0030 如实施例 1 所述, 不同的是亚硫酸盐只采用亚硫酸钠。 0031 用制备的钻井液高温高盐稳定剂对磺化钻井液处理, 160滚动 16 小时后, 与不 加的相同条件处理后的钻井液相比, 表观粘度降低 15, 切力降低 38, 高温高压失水量 无明显变化。 0。
14、032 实施例 3 0033 如实施例 1 所述, 不同的是三聚甲醛用浓度为 37的甲醛溶液代替, 两者的有效 甲醛的量相同。 0034 用制备的钻井液高温高盐稳定剂对磺化钻井液处理, 160滚动 16 小时后, 与不 加的相同条件处理后的钻井液相比, 表观粘度降低 18, 切力降低 45, 高温高压失水无 明显变化。 0035 实施例 4 0036 如实施例 1 所述, 不同的是三聚甲醛用六亚甲基四胺代替。 0037 用制备的钻井液高温高盐稳定剂对磺化钻井液处理, 160滚动 16h 后, 与不加的 相同条件处理后的钻井液相比, 表观粘度降低 10, 切力降低 30, 高温高压失水量无明 显。
15、变化。 0038 实施例 5 0039 取 9g 焦亚硫酸钾和 9g 亚硫酸纳加入 180mL 水中 ( 亚硫酸盐的质量与水的体积百 分比 g/mL 为 10 ), 加入 9g 三聚甲醛和 2.7g 苯酚 ( 为 180mL 水的 1.5 ), 通氮气 12 分 说 明 书 CN 102086163 B 5 4/4 页 6 钟, 水浴60-80加热并冷凝回流, 在搅拌的条件下反应3小时, 60-70真空干燥得到 所需产品。 0040 磺化钻井液配方 ( 常用的 ) : 2.0土浆, 0.1 Na2CO3, 1.0 NaOH, 6.0 SMP-2, 2.0 SPNH, 3.0 PSC-2, 2.。
16、0 SPC, 3.0 Tf-160, 2.0 SY-A07, 25.0 NaCl, 5.0 KCl, 余量水。然后添加 4.2g/m3高密度重晶石粉至密度为 2.3g/mL。 0041 取 300g 的钻井液加入 6g 所合成的高温稳定剂, 160滚动 16h 后, 与不加高温稳 定剂的参比样于相同条件下处理后相比, 表观粘度降低 20, 切力降低 45, 高温高压失 水量基本不变。 0042 实施例 6 0043 取 9g 焦亚硫酸钠和 9g 亚硫酸钠加入 120mL 水中 ( 亚硫酸盐的质量与水的体积百 分比 g/mL 为 15 ), 加入 3.6g 三聚甲醛和 3g 苯酚 ( 为 120。
17、mL 水的 2.5 ), 通氮气 18 分 钟, 水浴60-80加热并冷凝回流, 在搅拌的条件下反应3小时, 60-70真空干燥得到 所需产品。 0044 磺化钻井液配方 ( 常用的 ) : 2.0土浆, 0.1 Na2CO3, 1.0 NaOH, 6.0 SMP-2, 2.0 SPNH, 3.0 PSC-2, 2.0 SPC, 3.0 Tf-160, 2.0 SY-A07, 25.0 NaCl, 5.0 KCl, 余量水。然后添加 4.2g/m3高密度重晶石粉至密度为 2.3g/mL。 0045 取 300g 的钻井液加入 9g 所合成的高温稳定剂, 160滚动 16h 后, 与不加高温稳 。
18、定剂的参比样于相同条件下处理后相比, 表观粘度降低 20, 切力降低 45, 高温高压失 水量基本不变。 0046 实施例 7 0047 如实施例5所述, 不同的是用亚硫酸钾代替焦亚硫酸钠, 160滚动16h后, 与不加 的相同条件处理后的钻井液相比, 表观粘度降低 20, 切力降低 38, 高温高压失水量无 明显变化。 0048 实施例 8 0049 如实施例 6 所述, 不同的是加入 1g 苯酚, 160滚动 16h 后, 与不加的相同条件处 理后的钻井液相比, 表观粘度降低 20, 切力降低 38, 高温高压失水量无明显变化。 0050 实施例 9 0051 如实施例6所述, 不同的是用苯胺代替苯酚, 160滚动16h后, 与不加的相同条件 处理后的钻井液相比, 表观粘度降低 10, 切力降低 30, 高温高压失水量无明显变化。 说 明 书 CN 102086163 B 6 。