專利名稱：一種超高密度鉆井液用分散劑、制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)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(fā)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(shù)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(wěn)定性，但含有鉻離子，污染環(huán)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(fā)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(xiàn)場應用中表現(xiàn)出一定的稀釋降粘能力，特別是針對密度不是很聞的水基鉆井液，在一定程度上解決了在深井、聞溫或遇到污染后鉆井液粘、切升聞的問題。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
(I)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(wěn)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(fā)明內容
為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)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(fā)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(yōu)選15 30重量份
酹類1. 5 20重量份,優(yōu)選4 15重量份
磺化劑 2. 5 15重量份,優(yōu)選5 10重量份
調聚劑 O. 5 5重量份,優(yōu)選I 4重量份；
催化劑 O. 5 4重量份,優(yōu)選O. 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(yōu)選為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉；其中所述硫酸為濃硫酸或發(fā)煙硫酸，優(yōu)選發(fā)煙硫酸；
所述的調聚劑為醛類化合物；優(yōu)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°C下反應6 IOh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?；腔瘎┰黾恿水a物的磺酸基團，增強產物的分散效果及抗溫抗鹽能力。
本發(fā)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°C下反應6 IOh后制得。
具體地
在水中依次加入所述用量的木質素、苯酚類、磺化劑、調聚劑、催化劑等，攪拌混合均勻后，加入反應釜，于160 180°C下反應6 10h，降溫，放料，干燥后制得所述超高密度鉆井液用分散劑。
本發(fā)明的目的之三是提供一種超高密度鉆井液用分散劑在鉆井中的應用。
所述超高密度鉆井液用分散劑用于不同重晶石加量的高密度和超高密度鉆井液中，其用量為2 15重量份數(shù)(以鉆井液中的水為100重量份計)。
本發(fā)明的超高密度鉆井液用分散劑能顯著降低2. 4 3. Og/cm3的超高密度水基鉆井液的粘度和切力，對高密度固相加重劑的分散效果好，兼具降濾失作用，且具有較強的抗鹽污染能力。
具體實施方式
下面結合實施例，進一步說明本發(fā)明。
按照SY/T 5621-93鉆井液測試程序中的規(guī)定測定配制的超高密度漿液的100轉讀數(shù)。
抗鹽超高密度鉆井液的評價方法參照中華人民共和國行業(yè)標準ZB/TE13004-90 (鉆井液測試程序)。
所用原料如下
對甲苯酚北京化學試劑公司，分析純；
亞硫酸鈉北京化工廠，分析純；
亞硫酸氫鈉北京益利精細化學品有限公司；
甲醛北京化學試劑公司，分析純；
對甲苯磺酸淄博利科精細化工技術有限公司，工業(yè)品；
胺基磺酸廣州市信誠貿易有限公司，工業(yè)品；
陽離子交換樹脂河北樹脂廠，工業(yè)品；
氫氧化鈉北京化工廠，分析純；
氯化鈉北京化工廠，分析純；
Span-80 :西隴化工股份有限公司，化學純；
重晶石貴州凱里市龍騰礦業(yè)有限公司，密度4. 32g/cm3 ；
白油河北省辛集市景山石油化工廠，工業(yè)品；
鈉膨潤土 勝利油田博友泥漿技術有限責任公司產鉆井液試驗用鈉膨潤土；
低粘PAC :淄博技化工有限公司，工業(yè)品；
SML-4 :中國石化石油工程技術研究院，工業(yè)品；
草本木質素廊坊盛祥龍節(jié)能材料有限公司，工業(yè)品；
木本木質素廊坊盛祥龍節(jié)能材料有限公司，工業(yè)品
降濾失劑SML-4，自制，制備方法如下
磺化褐煤28份，甲醛2份，磺酸鹽聚合物11份，水100份，將混合均勻后200°C下反應6h，干燥、粉碎后制得褐煤接枝共聚降濾失劑SML-4。
實施例1 :
該超高密度鉆井液用分散劑由下述組分的原料制備草本木質素20份，苯酚10份，亞硫酸鈉8份，甲醛2份，對甲苯磺酸1. 2份，水100份，混合均勻后160 170°C下反應 8h，干燥后制得分散劑SMS-19A。
鹽水加重基漿的配制在300mL蒸餾水中加入12g氯化鈉、1. 2g無水碳酸鈉，高速攪拌5min,加入24g實驗用鈉膨潤土,高速攪拌20min,在磨口瓶中養(yǎng)護24h,高速攪拌下加入980g重晶石，高速攪拌lOmin，作為鹽水加重基漿，測其Φ 讀數(shù)、密度和濾失量，鹽水加重基漿密度應該2. 40±O. 05g/cm3范圍內，Φ·數(shù)值應在145±10范圍內，常溫濾失量和 120°C滾動16h濾失量應在120 160mL。
降粘率和濾失量測定取四份鹽水加重基漿，一份為常溫空白樣，高速攪拌IOmin 后測100轉讀數(shù)φ·ω ;第二份基漿加入13g樣品，高速攪拌IOmin后測100轉讀數(shù)Φ1(ι(ι(2) 和常溫濾失量；第三份基漿高速攪拌IOmin后于120°C滾動16h，待冷后高速攪拌5min， 測100轉讀數(shù)Φ·(3);第四份基漿中用玻璃棒攪拌下加入13g樣品，高速攪拌IOmin后于 120°C滾動16h，冷卻后高速攪拌5min，測100轉讀數(shù)Φ1(ι(ι⑷和常溫濾失量。按下式計算鹽水漿的常溫和120°C /16h老化后的降粘率
權利要求
1. 一種超高密度鉆井液用分散劑，其特征在于由包括以下組分的原料反應而得木質素10 40重量份酚類1.5—20重量份磺化劑2.5 15重量份調聚劑0.5—5重量份催化劑0.5—4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；所述的調聚劑為醛類化合物；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。
2.如權利要求1所述的超高密度鉆井液用分散劑，其特征在于所述調聚劑為甲醛或乙醛。
3.如權利要求1所述的超高密度鉆井液用分散劑，其特征在于所述的磺化劑為亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉。
4.如權利要求1所述的超高密度鉆井液用分散劑，其特征在于以水為100重量份計，木質素15 30重量份酚類4 15重量份磺化劑5 10重量份調聚劑I 4重量份催化劑0.8—2重量份。
5.如權利要求1所述的超高密度鉆井液用分散劑，其特征在于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°C下反應6 IOh后制得。
6.—種如權利要求1 5之一所述的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°C下反應6 IOh后制得所述超高密度鉆井液用分散劑。
7.一種如權利要求1 5之一所述的超高密度鉆井液用分散劑在鉆井中的應用，其特征在于以鉆井液中的水為100重量份計，所述超高密度鉆井液用分散劑的用量為2 15重量份數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高密度鉆井液用分散劑、制備方法及應用。所述分散劑由包括以下組分的原料反應而得木質素10～40，酚類1.5～20，磺化劑2.5～15，調聚劑0.5～5，催化劑0.5～4，水100份。所述方法包括所述組分混合均勻，在160～180℃下反應6～10h后制得所述超高密度鉆井液用分散劑。本發(fā)明所述的分散劑應用于超高密度鉆井液中，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，并且無毒、高效，制備方法簡單、易操作。
文檔編號C08H7/00GK103013459SQ20111030129
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者楊小華, 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