一种石油钻井液及其制备方法技术

本案涉及一种石油钻井液及其制备方法，石油钻井液按重量份计包括如下组分：1～5份改性降滤失剂、5～10份膨润土、0.5～1份润滑剂、20～30份加重剂、2～4份刚性封堵剂和100份水；其中，所述改性降滤失剂由纤维素基超支化聚合物、改性腐殖酸、季铵化壳聚糖、硅烷偶联剂和表面活性剂复配而成。本发明专利技术选用了三种天然高分子作为降滤失剂的基体材料，对各类天然高分子的改性后使得这类天然高分子能够与润滑剂、封堵剂等助剂均匀分散在水相中，充分发挥其降滤失性能；本发明专利技术的钻井液环保无污染，在含煤地层条件下的流变性、抑制性、封堵性和降滤失性能方面良好，经济价值高。经济价值高。

【技术实现步骤摘要】
一种石油钻井液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井
，具体为一种石油钻井液及其制备方法。

技术介绍

[0002]钻井液作为钻井的“血液”，能够携带和悬浮钻屑、冷却和清洁钻头、平衡地层压力，是实现安全、优质、快速钻井工作的重要保障。但钻井液滤失是必然存在的，滤失量大小关系着钻井过程的安全性。另外，随着我国石油工业的快速发展，深井超深井钻探成为一个必然趋势，这也使得钻井施工方面形式更加严峻，对钻井液的耐高温、抗盐、降滤失量等要求越来越严苛。同时，随着社会经济发展，对钻井液减少储存伤害、环境保护的要求日益提高。因此，制备出无生物毒性，有利于环境保护同时具有耐高温、抗盐效果的石油钻井液具有重要的现实意义和迫切性。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足之处，本专利技术旨在提供一种石油钻井液，其组成安全无毒害，同时具有耐高温、抗盐以及较强的降滤失性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种石油钻井液，按重量份计包括如下组分：1～5份改性降滤失剂、5～10份膨润土、0.5～1份润滑剂、20～30份加重剂、2～4份刚性封堵剂和100份水；其中，所述改性降滤失剂由纤维素基超支化聚合物、改性腐殖酸、季铵化壳聚糖、硅烷偶联剂和表面活性剂复配而成。
[0006]进一步地，所述改性降滤失剂是将30％～50％纤维素基超支化聚合物、20％～30％改性腐殖酸、10％～20％季铵化壳聚糖、5％～10％硅烷偶联剂、1％～3％表面活性剂和30％～50％的水，高速分散，分散完毕后即得到改性降滤失剂。
[0007]进一步地，所述纤维素基超支化聚合物通过以下步骤制得：
[0008]1)制备端氨基超支化聚合物：在反应瓶中加入二乙烯三胺并置于冰水浴环境中，向反应瓶中持续通入氮气，将等摩尔量的丙烯酸甲酯与甲醇混合后逐滴加入到反应中，滴加完成后，室温条件下搅拌4h，旋蒸除去甲醇，随后将反应瓶置于油浴锅中进行缩聚合，得到端氨基超支化聚合物；
[0009]2)制备羧基化纤维素：在反应瓶中加入氢氧化钠碱化后的纤维素，在恒温水浴条件下，添加配制好的氯磺酸与氯仿进行磺化反应，得到纤维素磺酸钠；在反应瓶中加入催化剂高氯酸以及所述纤维素磺酸钠、马来酸酐，加入乙酸乙酯作溶剂，在60℃下搅拌回流4h，减压蒸馏除去溶剂，得到羧基化纤维素；
[0010]3)制备纤维素基超支化聚合物：将所述端氨基超支化聚合物溶解于乙醇，随后加入所述羧基化纤维素，然后该混合物在氮气氛围下搅拌回流，将所得产物离心、过滤，使用去离子水和乙醇洗涤3
‑
5次，随后真空干燥得到纤维素基超支化聚合物。
[0011]作为优选，所述步骤2)中，氯磺酸与氯仿的质量比为2～3:1；纤维素磺酸钠、马来
酸酐与高氯酸的质量比为1～5:10:0.1～0.2。
[0012]作为优选，所述步骤3)中，端氨基超支化聚合物溶解于乙醇的浓度为20g/L，羧基化纤维素与端氨基超支化聚合物的质量比为0.05:1，回流条件为在80
‑
90℃下回流12h。
[0013]进一步地，所述改性腐殖酸是在含有腐殖酸的反应瓶中加入过硫酸钾水溶液，反应瓶置于80℃环境中，搅拌条件下缓慢滴加对苯乙烯磺酸钠和2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸的混合单体水溶液，滴加完成后保温反应3h，制得改性腐殖酸。
[0014]作为优选，所述腐殖酸、对苯乙烯磺酸钠和2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸的质量比为2:0.5:1，过硫酸钾的用量为2％～4％。
[0015]进一步地，所述季铵化壳聚糖是将壳聚糖和异丙醇加入到反应瓶中，65℃搅拌15min，随后升温至85℃，缓慢滴加环氧丙基三甲基氯化铵溶液，恒温反应12h，反应完成后过滤，洗涤、干燥得季铵化壳聚糖。
[0016]作为优选，所述壳聚糖在异丙醇中的浓度为0.1g/ml，环氧丙基三甲基氯化铵溶液与异丙醇的体积比为1～1.5:1。
[0017]进一步地，所述润滑剂优选为磺化蓖麻油；所述加重剂优选为铁矿粉、重晶石、碳酸钙粉和赤矿粉中的一种或多种；所述刚性封堵剂优选为ZD
‑
1封堵剂。
[0018]本专利技术进一步提供一种如上所述的石油钻井液的制备方法，将水和膨润土在2500
‑
3500r/min的搅拌速度下搅拌混合均匀，密闭静置24h；随后加入改性降滤失剂、润滑剂、刚性封堵剂和加重剂，以7000
‑
9000r/min的搅拌速度搅拌均匀制得石油钻井液。
[0019]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术选用了三种天然高分子材料进行化学改性，含酰胺键的超支化聚合物接枝纤维素具有降滤失性能，可用于一般钻井作业中，但耐高温和耐盐能力较差，因此在本专利技术中复配有改性腐殖酸和季铵化的壳聚糖来提高降滤失剂的耐高温和抗盐抗钙性能；腐殖酸与对苯乙烯磺酸钠和2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸接枝共聚提高其耐高温和抗盐能力，季铵化的壳聚糖进一步提高了抗盐抗钙能力，配合表面活性剂和硅烷偶联剂使用制得的降滤失剂能够用于复杂的钻井作业中；三种天然高分子作为降滤失剂的基体材料，对各类天然高分子的改性后使得这类天然高分子能够与润滑剂、封堵剂等助剂均匀分散在水相中，充分发挥其降滤失性能；本专利技术的钻井液环保无污染，在含煤地层条件下的流变性、抑制性、封堵性和降滤失性能方面良好，经济价值高。
具体实施方式
[0020]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0022]一：制备纤维素基超支化聚合物：
[0023]1)制备端氨基超支化聚合物：在反应瓶中加入二乙烯三胺并置于冰水浴环境中，向反应瓶中持续通入氮气，将等摩尔量的丙烯酸甲酯与甲醇混合后逐滴加入到反应中，滴加完成后，室温条件下搅拌4h，旋蒸除去甲醇，随后将反应瓶置于油浴锅中进行缩聚合，得
到端氨基超支化聚合物；
[0024][0025]2)制备羧基化纤维素：在反应瓶中加入氢氧化钠碱化后的纤维素，在40℃恒温水浴条件下，添加配制好的氯磺酸与氯仿(m:m＝2.5:1)进行磺化反应，得到纤维素磺酸钠；在反应瓶中加入催化剂高氯酸(10ml)以及所述纤维素磺酸钠(100mg)、马来酸酐(1g)，加入乙酸乙酯作(100ml)溶剂，在60℃下搅拌回流4h，减压蒸馏除去溶剂，得到羧基化纤维素；
[0026][0027]3)制备纤维素基超支化聚合物：将所述端氨基超支化聚合物10g溶解于500ml乙醇，随后加入所述0.5g羧基化纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油钻井液，其特征在于，按重量份计包括如下组分：1～5份改性降滤失剂、5～10份膨润土、0.5～1份润滑剂、20～30份加重剂、2～4份刚性封堵剂和100份水；其中，所述改性降滤失剂由纤维素基超支化聚合物、改性腐殖酸、季铵化壳聚糖、硅烷偶联剂和表面活性剂复配而成。2.如权利要求1所述的石油钻井液，其特征在于，所述改性降滤失剂是将30％～50％纤维素基超支化聚合物、20％～30％改性腐殖酸、10％～20％季铵化壳聚糖、5％～10％硅烷偶联剂、1％～3％表面活性剂和余量的水高速分散，分散完毕后即得到改性降滤失剂。3.如权利要求1所述的石油钻井液，其特征在于，所述纤维素基超支化聚合物通过以下步骤制得：1)在反应瓶中加入二乙烯三胺并置于冰水浴环境中，向反应瓶中持续通入氮气，将等摩尔量的丙烯酸甲酯与甲醇混合后逐滴加入到反应中，滴加完成后，室温条件下搅拌4h，旋蒸除去甲醇，随后将反应瓶置于油浴锅中进行缩聚合，得到端氨基超支化聚合物；2)在反应瓶中加入氢氧化钠碱化后的纤维素，在恒温水浴条件下，添加配制好的氯磺酸与氯仿进行磺化反应，得到纤维素磺酸钠；在反应瓶中加入催化剂高氯酸以及所述纤维素磺酸钠、马来酸酐，加入乙酸乙酯作溶剂，在60℃下搅拌回流4h，减压蒸馏除去溶剂，得到羧基化纤维素；3)制备纤维素基超支化聚合物：将所述端氨基超支化聚合物溶解于乙醇，随后加入所述羧基化纤维素，然后该混合物在氮气氛围下搅拌回流，将所得产物离心、过滤，使用去离子水和乙醇洗涤3
‑
5次，随后真空干燥得到纤维素基超支化聚合物。4.如权利要求3所述的石油钻井液，其特征在于，所述步骤2)中，氯磺酸与氯仿的质量比为2～3:1；纤维素磺酸钠、马来酸酐与高氯酸的质量比为1～5:10:0.1～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，周寅飞，陈华进，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：