水溶性加重材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣田鉆完井中的鉆井液和完井液領(lǐng)域，特別設(shè)及一種水溶性加重材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油田鉆井施工中，尤其是高壓油氣儲(chǔ)層的鉆探開發(fā)，通常需要高密度泥漿來平 衡地層壓力，W確保井壁穩(wěn)定。高密度泥漿的獲得通常是采用向泥漿中添加加重劑的方法， 傳統(tǒng)的泥漿加重劑為不溶于水的惰性固體材料，如重晶石粉、鐵礦粉、石灰石粉、方鉛礦粉 等。運(yùn)些加重劑通常會(huì)導(dǎo)致泥漿固相含量增高，從而引起泥漿粘度增加、鉆進(jìn)速度降低，且 會(huì)對(duì)儲(chǔ)層孔隙堵塞，從而傷害儲(chǔ)層。
[0003] 為了減少不溶固相對(duì)儲(chǔ)層的傷害，在很多鉆井施工中和絕大多數(shù)的完井液領(lǐng)域都 采用水溶性加重劑進(jìn)行加重。通常的水溶性加重劑為堿金屬無機(jī)鹽（如，氯化鋼、氯化鐘、 漠化鋼等）、二價(jià)金屬無機(jī)鹽（如氯化巧、漠化巧、漠化鋒等）、堿金屬甲酸鹽（如甲酸鋼、甲 酸鐘、甲酸飽等），然而運(yùn)些水溶性鹽類存在很多不足之處，如腐蝕性大、成本高、加重密度 難W達(dá)到要求、二價(jià)鹽容易結(jié)垢堵塞儲(chǔ)層孔隙等。近年來已有關(guān)于水溶性加重材料的研究 報(bào)道，如已公開專利CN103992777BXN103992779B和CN103992778B分別公開了最高密度可 達(dá)1. 35g/cm3、l. 55g/cm3、l. 80g/cm3的有機(jī)鹽加重劑配方、制備方法及應(yīng)用，采用Cl~Ce的 混合有機(jī)簇酸與復(fù)合堿發(fā)生酸堿中和反應(yīng)制得，專利中要求混合酸中Cl至Ce的不同碳鏈長(zhǎng) 度的酸都占有一定份額，且其中有機(jī)酸中還要含有一定量的氯和漠取代基團(tuán)，氯和漠取代 基的含量因有機(jī)鹽加重密度的不同而不同；復(fù)合堿為化0H、氨水、K0H、S甲胺和環(huán)氧氯丙 燒五種堿性物質(zhì)構(gòu)成的混合物，導(dǎo)致該水溶性加重材料的配方復(fù)雜、成本過高；而已公開專 利CN104531100A則公開了一類由甲酸鋼、甲酸鐘、亞硫酸鋼、硫酸鋼四種物質(zhì)復(fù)配的水溶 性加重劑，該加重劑可將泥漿密度加重到2.8g/cm3,但是抑制性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種解決傳統(tǒng)加重材料如重晶石、鐵礦石等引起的高固相 含量的問題，傳統(tǒng)水溶性加重劑腐蝕性大、抑制能力差等問題的水溶性加重材料。 陽〇化]本發(fā)明還提供了一種簡(jiǎn)單易行的制備該水溶性加重材料的制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述水溶性加重材料包括至少一種有機(jī)錠鹽和至少一 種堿金屬鹽，所述有機(jī)錠鹽通過至少一種有機(jī)胺與至少一種有機(jī)酸發(fā)生中和反應(yīng)制得，所 述有機(jī)胺與所述有機(jī)酸的摩爾數(shù)之比為1:0. 9~1:1. 2,所述的有機(jī)錠鹽的重量占所述水 溶性加重材料總重量的4%~14%。
[0007] 其中，所述水溶性加重材料總重量為溶劑水干燥后的有機(jī)錠鹽、堿金屬鹽等混合 物的總重量。
[0008] 優(yōu)選地，所述有機(jī)胺為一甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、=乙醇 胺、乙二胺、二乙締=胺、=乙締四胺、四乙締五胺中至少一種。
[0009] 優(yōu)選地，所述有機(jī)酸為甲酸、乙酸、丙酸、草酸、酒石酸、下二酸、己二酸、徑基乙酸、 乙二胺四乙酸、二乙締S胺五乙酸、乳酸中至少一種。
[0010] 優(yōu)選地，所述堿金屬鹽為甲酸鋼與氯化鋼、氯化鐘、甲酸鐘、乙酸鋼、乙酸鐘中至少 一種。
[0011] 在上述配方中，錠鹽作為抑制劑主要起抑制作用，而堿金屬鹽則主要為加重作用， 二者相互配合，當(dāng)二者為一定的配比范圍時(shí)，所制備的水溶性加重材料兼具加重性能、抑制 性能和防腐蝕性能，具有非常好的使用效果。
[0012] 一種水溶性加重材料的制備方法，包括W下步驟：
[0013] (1)將至少一種有機(jī)胺溶解在水中，攬拌均勻，得到有機(jī)胺的水溶液，再在攬拌條 件下緩慢加入至少一種有機(jī)酸，繼續(xù)攬拌30~50min，使酸堿發(fā)生中和反應(yīng)，制得有機(jī)錠鹽 水溶液，其中溶液中溶劑水的總重量為有機(jī)酸總重量的1~2倍；
[0014] 似將步驟（1)制得的有機(jī)錠鹽水溶液與堿金屬鹽根據(jù)一定比例混拌均勻后，在 100~120°C條件下加熱烘干至含水量低于5%，然后將固體粉碎，即得到水溶性加重材料 粉末狀固體。
[0015] 步驟（1)中有機(jī)酸的加入過程中發(fā)生的中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此一般有機(jī)酸的 加入時(shí)間控制在30~50min，即滴加過程中只要保持有機(jī)酸和有機(jī)胺的酸堿中和反應(yīng)平 和，不劇烈。
[0016] 其中，在上述有機(jī)胺中，一甲胺、二甲胺和乙胺一般直接購(gòu)得的均為有機(jī)胺的水 溶液，如一甲胺水溶液（30 %~40wt % )、二甲胺水溶液（30 %~40wt % )、乙胺水溶液 (60%~70wt% )，因此在制備過程中，應(yīng)在上述制備過程的步驟（1)中，需要根據(jù)上述情況 對(duì)溶劑水的加入量進(jìn)行減少，因而所述步驟（1)中的溶劑水包括有機(jī)胺溶液中的溶劑水和 后加入的溶劑水，且溶劑水的總重量為有機(jī)酸重量的1~2倍，此外，步驟（1)中溶劑水的 加入必須在有機(jī)酸的加入之前。
[0017] 該水溶性加重材料通過調(diào)節(jié)加入量對(duì)溶液密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其飽和溶液密度最大可 達(dá)到1. 40g/cm3,即可實(shí)現(xiàn)1. Og/cm3~1. 40g/cm 3的水基鉆井液加重。
[0018] 該水溶性加重材料具有優(yōu)越的抑制效果和加重效果，對(duì)鋼鐵材料腐蝕性小，可實(shí) 現(xiàn)1. Og/cm3~1. 40g/cm3的鉆井液加重，其在飽和水溶液中可實(shí)現(xiàn)95% W上的頁巖巖屯、滾 動(dòng)回收率。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將 此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況 下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。 陽〇2〇] 實(shí)施例1
[0021] 有機(jī)錠鹽溶液的制備：將2000g二甲胺水溶液（30wt% )和500g乙胺水溶液 (70wt% )均勻混合，加入350g水稀釋，攬拌的情況下緩慢加入950g甲酸，繼續(xù)攬拌30分 鐘，制得有機(jī)錠鹽溶液；