本申請涉及但不限于鉆井液用處理劑領(lǐng)域，特別涉及但不限于一種穩(wěn)定性較好的鉆井液用抗高溫降濾失劑膠乳及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

隨著世界油氣資源需求的迅猛增加和鉆探技術(shù)的進步，世界各國紛紛加大了對深部地層油氣資源勘探開發(fā)的投入。而在深井超深井鉆井中，鉆井液的質(zhì)量是決定工程成敗、鉆速快慢和成本高低的關(guān)鍵。相對于常規(guī)鉆井，對深井鉆井所用鉆井液要求更高，尤其是鉆井液的抗溫性能。因此，鉆井液的抗溫性和在高溫條件下的流變性能、濾失性能等是深井超深井高密度鉆井液工藝技術(shù)的難點。鑒于此，世界各大石油公司和國內(nèi)各油田都積極開展對于抗高溫鉆井液處理劑和性能優(yōu)良的抗高溫鉆井液體系的研發(fā)。

聚合物處理劑是用量最大的鉆井液處理劑之一，長期以來以粉狀產(chǎn)品供應(yīng)和使用。但粉狀聚合物處理劑在烘干、粉碎過程中，會受到降解、交聯(lián)等反應(yīng)造成的不利影響，并且粉狀聚合物處理劑在鉆井液中的含量較低，容易發(fā)生“魚眼”現(xiàn)象，且現(xiàn)場加料很不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權(quán)利要求的保護范圍。

本申請?zhí)峁┝艘环N生產(chǎn)工藝簡單、重復(fù)性好，抗高溫，穩(wěn)定性好，在鉆井液中溶解快、不發(fā)生“魚眼”現(xiàn)象的膠乳形式的鉆井液用降濾失劑及其生產(chǎn)工藝。

具體地，本申請?zhí)峁┝艘环N鉆井液用抗高溫降濾失劑膠乳，所述膠乳由第一單體、第二單體、水、氣制油、乳化劑和引發(fā)劑制備而成；其中，所述第一單體為含磺酸基或羧基的陰離子單體，所述第二單體為含有酰胺基的非離子單體。

在本申請的實施方式中，所述第一單體與第二單體的摩爾比可以為0.5:3-4:3，所述引發(fā)劑的質(zhì)量占兩種單體總質(zhì)量的0.1-1.5％，以所有原料的總質(zhì)量為100％計，兩種單體的總質(zhì)量為15-50％，所述氣制油的質(zhì)量為20-40％，所述乳化劑的質(zhì)量為2-15％，水為余量。

在本申請的實施方式中，所述第一單體可以選自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、馬來酸、衣康酸、對苯乙烯磺酸鈉中的一種。

在本申請的實施方式中，所述第二單體可以選自丙烯酰胺、n-乙烯基-2-吡咯烷酮、n，n-二甲基丙烯酰胺、n，n-二乙基丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺、n-甲基-n-乙烯基乙酰胺中的一種。

在本申請的實施方式中，所述氣制油可以為saraline185v。

在本申請的實施方式中，所述乳化劑可以選自失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯衍生物中的一種或更多種。

可選地，所述聚氧乙烯衍生物包括聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、苯酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚。

在本申請的實施方式中，所述引發(fā)劑可以選自過硫酸銨、亞硫酸氫鈉，四甲基乙二胺、過氧化二苯甲酰、過硫酸鉀中的一種或更多種。

在本申請的實施方式中，所述降濾失劑膠乳的粒徑可以為50-100微米。

本申請還提供了一種如上所述鉆井液用抗高溫降濾失劑膠乳的生產(chǎn)工藝，包括：

將第一單體加入水中，攪拌，調(diào)節(jié)ph至5-8，冷卻至室溫，加入第二單體，攪拌，得到水相；

將氣制油升溫至一定溫度，攪拌條件下加入乳化劑，攪拌，得到油相；

將所述水相加入油相中，攪拌，剪切，得到預(yù)乳液；

將三分之一至三分之二的預(yù)乳液移至反應(yīng)容器中，升溫，通保護氣，緩慢加入引發(fā)劑和剩余的預(yù)乳液；加完后繼續(xù)反應(yīng)；停止通氮氣，停止加熱。

在本申請的生產(chǎn)工藝中，不需要限定加入第一單體或者用于調(diào)節(jié)ph的堿的順序，只要第一單體是在室溫條件下加入即可。

在本申請的實施方式中，可以用naoh或koh水溶液調(diào)節(jié)ph。

可選地，用40％的naoh水溶液調(diào)節(jié)ph。

在本申請的實施方式中，所述將氣制油升溫至一定溫度是指將氣制油升溫至40-50℃。

在本申請的實施方式中，所述剪切是用剪切泵進行剪切，可選地，所述剪切的時間為30-60分鐘，所述剪切泵的轉(zhuǎn)度為1000-10000r/min。

在本申請的實施方式中，將三分之一至三分之二的預(yù)乳液移至反應(yīng)容器中之后的升溫是指用水浴升溫至30-60℃。

在本申請的實施方式中，所述保護氣可以為氮氣或氦氣。

在本申請的實施方式中，可以在通保護氣30分鐘后，緩慢加入引發(fā)劑和剩余的預(yù)乳液。

在本申請的實施方式中，所述緩慢加入引發(fā)劑和剩余的預(yù)乳液是指在30-60分鐘內(nèi)加完引發(fā)劑和剩余的預(yù)乳液。

在本申請的實施方式中，所述加完后繼續(xù)反應(yīng)是指繼續(xù)反應(yīng)2-8小時。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有下述有益效果：

(1)本申請的降濾失劑膠乳可抗200℃高溫，適用于溫度不超過200℃下的失水控制；

(2)本申請的降濾失劑膠乳的長期穩(wěn)定性好，不容易分層，適于長期存放；

(3)本申請的降濾失劑膠乳本身為液體，可以快速溶解在鉆井液中，且無“魚眼”現(xiàn)象產(chǎn)生，現(xiàn)場加料方便；

(4)本申請的降濾失劑膠乳能夠改善鉆井液的懸浮性能，可以防止加重劑(例如，重晶石)沉降；

(5)本申請的降濾失劑膠乳中含有氣制油成分，能夠提高鉆井液的潤滑性，降低壓差卡鉆傾向；

(6)本申請的降濾失劑膠乳配伍性好，適用于所有的常規(guī)水基鉆井液，包括用甲酸鹽配制的鉆井液；

(7)本申請的生產(chǎn)工藝以低毒環(huán)保的氣制油作為油基，生產(chǎn)工藝簡單，重復(fù)性好，無后續(xù)的烘干、粉碎環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)成本；同時減少了能源消耗，減少了環(huán)境污染，是一種綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝。

本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本申請技術(shù)方案的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用于解釋本申請的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本申請技術(shù)方案的限制。

圖1為本申請實施例1的膠乳在室溫和50℃放置90天前后的外觀圖。

圖2為本申請實施例1的膠乳的粒徑分布結(jié)果。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將對本申請的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

以下實施例中所使用的氣制油saraline185v購買自殼牌(shell)公司，其他原料和試劑，如無特別說明，均為普通的市售產(chǎn)品。

實施例1

(1)水相的制備

在第一反應(yīng)釜中，加入32質(zhì)量份的去離子水，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下加入naoh3.5質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，然后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸17質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，再加入n,n-二甲基丙烯酰胺13質(zhì)量份，攪拌30分鐘，備用。

(2)油相的制備

在第二反應(yīng)釜中，加入氣制油saraline185v30質(zhì)量份，并升溫至50℃，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下緩慢加入失水山梨糖醇脂肪酸酯3.7質(zhì)量份和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯0.7質(zhì)量份，攪拌20分鐘，備用。

(3)預(yù)乳液的制備

將全部油相移至帶有剪切泵的第三反應(yīng)釜中，開攪拌，開剪切泵，然后往里加入全部的水相，剪切泵的轉(zhuǎn)度為5000r/min，剪切40分鐘，備用。

(4)聚合反應(yīng)

將三分之二的預(yù)乳液移至第二反應(yīng)釜中，開啟水浴升溫至40℃，通氮氣30分鐘，之后緩慢加入0.1質(zhì)量份的過硫酸鉀和余下三分之一的預(yù)乳液，開始反應(yīng)，二者均在40分鐘內(nèi)加完。加完后繼續(xù)反應(yīng)4小時。隨后停止通氮氣，停止加熱。最后計量裝入25kg桶中，取樣檢測，入庫。

實施例2

(1)水相的制備

在第一反應(yīng)釜中，加入32質(zhì)量份的去離子水，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下加入naoh3.5質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，然后加入衣康酸12質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，再加入n,n-二乙基丙烯酰胺18質(zhì)量份，攪拌30分鐘，備用。

(2)油相的制備

在第二反應(yīng)釜中，加入氣制油saraline185v30質(zhì)量份，并升溫至50℃，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下緩慢加入失水山梨糖醇脂肪酸酯3.7質(zhì)量份和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯0.7質(zhì)量份，攪拌20分鐘，備用。

(3)預(yù)乳液的制備

將全部油相移至帶有剪切泵的第三反應(yīng)釜中，開攪拌，開剪切泵，然后往里加入全部的水相，剪切泵的轉(zhuǎn)度為5000r/min，剪切40分鐘，備用。

(4)聚合反應(yīng)

將三分之二的預(yù)乳液移至第二反應(yīng)釜中，開啟水浴升溫至40℃，通氮氣30分鐘，之后緩慢加入0.1質(zhì)量份的過硫酸銨和余下三分之一的預(yù)乳液，開始反應(yīng)，二者均在40分鐘內(nèi)加完。加完后繼續(xù)反應(yīng)6小時。隨后停止通氮氣，停止加熱。最后計量裝入25kg桶中，取樣檢測，入庫。

實施例3

(1)水相的制備

在第一反應(yīng)釜中，加入32質(zhì)量份的去離子水，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下加入naoh3.5質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，然后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，再加入n,n-二甲基丙烯酰胺20質(zhì)量份，攪拌30分鐘，備用。

(2)油相的制備

在第二反應(yīng)釜中，加入氣制油saraline185v30質(zhì)量份，并升溫至50℃，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下緩慢加入失水山梨糖醇脂肪酸酯3.5質(zhì)量份和脂肪醇聚氧乙烯醚0.9質(zhì)量份，攪拌20分鐘，備用。

(3)預(yù)乳液的制備

將全部油相移至帶有剪切泵的第三反應(yīng)釜中，開攪拌，開剪切泵，然后往里加入全部的水相，剪切泵的轉(zhuǎn)度為5000r/min，剪切40分鐘，備用。

(4)聚合反應(yīng)

將三分之二的預(yù)乳液移至第二反應(yīng)釜中，開啟水浴升溫至40℃，通氮氣30分鐘，之后緩慢加入0.1質(zhì)量份的過硫酸鉀和余下三分之一的預(yù)乳液，開始反應(yīng)，二者均在40分鐘內(nèi)加完。加完后繼續(xù)反應(yīng)4小時。隨后停止通氮氣，停止加熱。最后計量裝入25kg桶中，取樣檢測，入庫。

實施例4

(1)水相的制備

在第一反應(yīng)釜中，加入32質(zhì)量份的去離子水，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下加入naoh3.5質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，然后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，再加入n,n-二甲基丙烯酰胺10質(zhì)量份，攪拌30分鐘，備用。

(2)油相的制備

在第二反應(yīng)釜中，加入氣制油saraline185v30質(zhì)量份，并升溫至50℃，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下緩慢加入失水山梨糖醇脂肪酸酯3.7質(zhì)量份和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯0.7質(zhì)量份，攪拌20分鐘，備用。

(3)預(yù)乳液的制備

將全部油相移至帶有剪切泵的第三反應(yīng)釜中，開攪拌，開剪切泵，然后往里加入全部的水相，剪切泵的轉(zhuǎn)度為5000r/min，剪切40分鐘，備用。

(4)聚合反應(yīng)

將三分之二的預(yù)乳液移至第二反應(yīng)釜中，開啟水浴升溫至40℃，通氮氣30分鐘，之后緩慢加入0.1質(zhì)量份的四甲基乙二胺和余下三分之一的預(yù)乳液，開始反應(yīng)，二者均在40分鐘內(nèi)加完。加完后繼續(xù)反應(yīng)4小時。隨后停止通氮氣，停止加熱。最后計量裝入25kg桶中，取樣檢測，入庫。

對比例1

(1)水相的制備

在第一反應(yīng)釜中，加入32質(zhì)量份的去離子水，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下加入純堿3.5質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，然后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸17質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，再加入n,n-二甲基丙烯酰胺13質(zhì)量份，攪拌30分鐘，備用。

(2)油相的制備

在第二反應(yīng)釜中，加入氣制油saraline185v30質(zhì)量份，并升溫至50℃，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下緩慢加入蓖麻油聚氧乙烯醚2.8質(zhì)量份和烯丙醇聚氧烷基醚1.2質(zhì)量份，攪拌20分鐘，備用。

(3)預(yù)乳液的制備

將全部油相移至帶有剪切泵的第三反應(yīng)釜中，開攪拌，開剪切泵，然后往里加入全部的水相，剪切泵的轉(zhuǎn)度為5000r/min，剪切40分鐘，備用。

(4)聚合反應(yīng)

將三分之二的預(yù)乳液移至第二反應(yīng)釜中，開啟水浴升溫至40℃，通氮氣30分鐘，之后緩慢加入0.1質(zhì)量份的過硫酸鉀和余下三分之一的預(yù)乳液，開始反應(yīng)，二者均在40分鐘內(nèi)加完。加完后繼續(xù)反應(yīng)4小時。隨后停止通氮氣，停止加熱。最后計量裝入25kg桶中，取樣檢測，入庫。

對比例2

(1)水相的制備

在第一反應(yīng)釜中，加入32質(zhì)量份的去離子水，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下加入純堿3.5質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，然后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸17質(zhì)量份，攪拌至充分溶解，并冷卻至室溫，再加入n,n-二甲基丙烯酰胺13質(zhì)量份，攪拌30分鐘，備用。

(2)油相的制備

在第二反應(yīng)釜中，加入氣制油saraline185v30質(zhì)量份，并升溫至50℃，以50r/min轉(zhuǎn)速攪拌的條件下緩慢加入失水山梨糖醇脂肪酸酯3.7質(zhì)量份和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯0.7質(zhì)量份，攪拌20分鐘，備用。

(3)預(yù)乳液的制備

將全部油相移至帶有剪切泵的第三反應(yīng)釜中，開攪拌，開剪切泵，然后往里加入全部的水相，剪切泵的轉(zhuǎn)度為5000r/min，剪切40分鐘，備用。

(4)聚合反應(yīng)

將三分之二的預(yù)乳液移至第二反應(yīng)釜中，開啟水浴升溫至40℃，通氮氣30分鐘，之后緩慢加入0.1質(zhì)量份的偶氮二異丁腈和余下三分之一的預(yù)乳液，開始反應(yīng)，二者均在40分鐘內(nèi)加完。加完后繼續(xù)反應(yīng)4小時。隨后停止通氮氣，停止加熱。最后計量裝入25kg桶中，取樣檢測，入庫。

測試例

1、膠乳的穩(wěn)定性能考察

按照本領(lǐng)域的常規(guī)檢測方法檢測上述實施例制備得到的產(chǎn)品的穩(wěn)定性能，具體方法為放置6個月，觀察膠乳的外觀及是否分層。測試結(jié)果見表1。

表1

注：根據(jù)發(fā)明人的經(jīng)驗，呈現(xiàn)乳白或灰白色的膠乳通常不容易分層。因此，膠乳的顏色也可以從一定程度上反應(yīng)其穩(wěn)定性。

從表1可以看出，本申請實施例1-4的降濾失劑膠乳呈乳白或灰白色，說明其穩(wěn)定性較好。雖然還是采用本申請的方法，但是對比例1未選擇本申請的乳化劑，而是選擇蓖麻油聚氧乙烯醚作為乳化劑，對比例2未選擇本申請的引發(fā)劑，而是選擇偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，對比例1-2的產(chǎn)品發(fā)黃，說明其穩(wěn)定性不好。

本申請的發(fā)明人曾將實施例1中的膠乳放置1年，1年后膠乳稍稍顯現(xiàn)分層，但是攪拌之后又恢復(fù)最初的顏色和無分層的狀態(tài)，測試其性能發(fā)現(xiàn)性能無變化。

圖1為本申請實施例1的膠乳在室溫和50℃放置90天前后的外觀圖。從圖1可以看出，放置90天后，本申請實施例1的膠乳的外觀幾乎無變化。

降濾失劑膠乳的粒徑與顏色有關(guān)，而顏色又可以從一定程度上反應(yīng)其穩(wěn)定性。采用500倍光學顯微鏡500倍放大觀察本申請實施例1的膠乳，結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，本申請實施例1的膠乳的粒徑分布均一，約為50-100微米。由于粒徑與膠乳的顏色有關(guān)，粒徑在50-100微米范圍內(nèi)的膠乳呈現(xiàn)乳白色，說明本申請實施例1的膠乳的穩(wěn)定性較好。

2、膠乳的抗溫性能考察

按照本領(lǐng)域的常規(guī)檢測方法檢測上述實施例制備得到的產(chǎn)品在海水基漿或甲酸鹽基漿中200℃老化16h前后的性能，配漿方法如下:

400ml海水基漿:270g海水+1g碳酸鈉+4g土粉+12g磺化褐煤+8g鈣土+506g重晶石。測試結(jié)果請見表2。

400ml甲酸鹽基漿:220g海水+40g甲酸鉀+20g氯化鈉+1g碳酸鈉+1g氫氧化鈉+4g土粉+12g磺化褐煤+12g磺化瀝清+463g重晶石。測試結(jié)果請見表2。

表2

從表2可以看出，無論是在海水基漿還是在甲酸鹽基漿中，在200℃老化前后，本申請實施例1-4的降濾失劑膠乳的濾失量幾乎無變化，說明本申請實施例1-4的降濾失劑膠乳的降濾失性能未受高溫影響，抗高溫性能較好；而對比例1-2的產(chǎn)品在老化后的濾失量明顯變大，說明其抗高溫性能較差。

申請實施例1-4和對比例1-2的降濾失劑膠乳的沉降因子都在0.50-0.55內(nèi)(越接近0.50，表示重晶石沉降穩(wěn)定性越好)，說明這些膠乳的懸浮性能均較好。

雖然本申請所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容僅為便于理解本申請而采用的實施方式，并非用以限定本申請。任何本申請所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本申請所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式及細節(jié)上進行任何的修改與變化，但本申請的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。