一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1、将苯乙烯、催化剂和交联剂混合均匀，得到混合物A；向混合物A中加入改性石墨粉和橡胶粉，分散均匀得到混合物B；S2、将混合物B加入到聚乙烯醇水溶液中，进行悬浮聚合反应；S3、悬浮聚合反应结束后，产物经过后处理，得到粉末状钻井液用抗磨减阻剂。本发明专利技术抗磨减阻剂其中的表面活性成分能够吸附在套管壁上，减少钻具和套管的摩擦阻力，相应的球形成分能够将钻具和套管间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大幅度降低摩阻。大幅度降低摩阻。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钻井领域，具体涉及一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]在埋藏较浅，且目的层黏土含量较高等条件影响下，容易导致钻进过程中，特别是水平段钻进过程中钻进及起下钻摩阻大、扭矩大的问题；针对该问题，急需一种能够降低钻井摩阻的处理剂。
[0003]以往在钻井过程中遇到摩阻以及扭矩偏大，均会加入表面活性剂(液体润滑剂类)或者固体润滑剂(石墨、玻璃小球或塑料小球)类，但埋藏较浅的水平段钻进均为油基钻井液体系，体系本身大部分为油，润滑性就较好，所以液体的润滑剂效果不佳；而固体的玻璃小球等不仅强度低，使用时容易破碎，导致摩阻更大，而且由于尺寸均较大，在井下只能循环使用一周，一周后都会从振动筛筛掉，无法随钻使用；塑料小球由于本身表面亲油，在使用中容易对钻井液体系产生影响，且颗粒较粗，无法持续起效；所以目前为止还没有明显适用于油基钻井液且能够改善井下摩阻及扭矩的专用型抗磨减阻剂。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法，该减阻剂能够适用于油基钻井液中，有效降低钻井摩阻和扭矩。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将苯乙烯、催化剂和交联剂混合均匀，得到混合物A；向混合物A 中加入改性石墨粉和橡胶粉，分散均匀得到混合物B；
[0007]S2、将混合物B加入到聚乙烯醇水溶液中，进行悬浮聚合反应；
[0008]S3、悬浮聚合反应结束后，产物经过后处理，得到粉末状钻井液用抗磨减阻剂；
[0009]其中，苯乙烯、改性石墨粉、橡胶粉和聚乙烯醇的重量比为(30～50)： (30～40)：(20～40)：(1.2～1.6)。
[0010]按上述方案，所述步骤S1中，催化剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈，交联剂为二乙烯基苯。
[0011]按上述方案，所述步骤S1中，苯乙烯、催化剂和交联剂的重量比为(30～ 50)：(1～3)：(2～4)。
[0012]按上述方案，所述步骤S1中，改性石墨粉为将石墨粉加入到表面改性剂GS水溶液中超声处理后干燥研磨得到的；所述表面改性剂GS水溶液的质量浓度为8～12％；所述石墨粉的目数为300目～400目。
[0013]按上述方案，所述表面改性剂GS水溶液为向有机酸中加入三乙醇胺，在温度为145～155℃反应时间为2.5～3.5h得到的；所述有机酸为三聚油酸，三聚油酸和三乙醇胺的重量比为(40～50)：(50～60)。
[0014]按上述方案，所述步骤S1中，橡胶粉为氢化丁腈橡胶粉或丁基橡胶粉，且目数为250目～300目。
[0015]按上述方案，所述步骤S2中，聚乙烯醇水溶液的质量分数为1％。
[0016]按上述方案，所述步骤S2中，悬浮聚合反应分为两步，第一步悬浮聚合反应是在温度为75～85℃反应时间为3.5～4.5h；第二步悬浮聚合反应是在温度为90～100℃反应时间为1.5～2.5h。
[0017]按上述方案，所述步骤S3中，后处理包括降温至50℃、过滤、洗涤、烘干和球磨粉碎。
[0018]本专利技术还提供一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂，所述抗磨减阻剂的目数为260目～320目。
[0019]实施本专利技术的一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法，具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术所得的抗磨减阻剂，一方面其中的表面活性成分能够吸附在套管壁上，减少钻具和套管的摩擦阻力，而且相应的球形成分能够将钻具和套管间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大幅度降低摩阻；
[0021]2、本专利技术所得的抗磨减阻剂中为树脂、石墨和橡胶的复合粒子，这样的成分不仅能够承受起更高的压力而不至于导致球形被破坏，且当压力释放时能够恢复圆形状态，从而起到将钻具和井壁隔开，避免钻具黏附在井壁上，从而达到降低钻井及起下钻摩阻；
[0022]3、本专利技术中，由于含有石墨、橡胶和聚苯乙烯三元合一的复合粒子这种特殊的结构，所以在油基钻井液中不会对钻井液性能造成影响；
[0023]4、本专利技术中，产品最终的目数保持在260目
‑
320目，所以均能通过现场振动筛筛孔，能够在钻井液中起到长效的作用，使用简单；
[0024]5、本专利技术中，由于其特殊的复合性，所以相对于常规的石墨以及球形树脂具有更好的抗温性、更强的降摩阻性、以及更强的耐受性。
具体实施方式
[0025]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0026]本专利技术提供一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，解决钻井液摩阻以及扭矩大的问题，包括以下步骤：
[0027]S1、表面改性剂的合成：将重量份为40～50的有机酸注入反应器中，开启搅拌器并升温至150℃
±
5℃，边搅拌边向其中注入重量份为50～60的三乙醇胺，在该温度下反应3小时，降温至50℃以下即得到表面改性剂GS。优选地，有机酸为三聚油酸。
[0028]S2、石墨粉的处理：将石墨粉加入到表面改性剂GS水溶液中用超声波处理一段时间(优选为15～25min)后，过滤，干燥，研磨，得到表面改性后的石墨粉。优选地，石墨粉目数为300目～400目，且要求在3.5MPa压 2min后卸压不能成型。优选地，表面改性剂GS水溶液浓度为10％；石墨粉和GS水溶液的质量体积比为1g：(1.5～2.5)mL，优选为1g：2mL。
[0029]S3、在反应器中加入重量份为30～50除去阻聚剂的苯乙烯，并向反应器中加入一定量的催化剂和交联剂，混合均匀后，将重量份为30～40表面改性后的石墨粉和重量份为
20～40的橡胶粉依次加入反应器中，搅拌 30min后，再用超声波分散20min。优选地，催化剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈；交联剂为二乙烯基苯。优选地，橡胶粉末为氢化丁腈橡胶粉或丁基橡胶粉，且目数为250目～300目。
[0030]S4、然后将含有石墨粉和橡胶粉的苯乙烯溶液加入到重量份为120～ 160的聚乙烯醇水溶液中(聚乙烯醇质量分数为1％)，在强力搅拌下升温至80℃
±
5℃进行第一步悬浮聚合反应，反应3.5～4.5h后升温至95℃
±ꢀ
5℃，进行第二步悬浮聚合反应1.5～2.5h。优选地，强力搅拌速度大于1000 转/min；第一步悬浮聚合反应优选在80℃
±
3℃反应4h；第二步悬浮聚合反应优选在95℃
±
3℃反应2h。
[0031]S5、降温至50℃，过滤、洗涤、烘干，再进行粉碎，即得到所需的抗磨减阻剂产品。优选地，采用球磨粉碎的方法，以保证产品为球形，并控制粉碎后抗磨减阻剂产品目数为260目
‑
320目。
[0032]实施例1
[0033]1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将苯乙烯、催化剂和交联剂混合均匀，得到混合物A；向混合物A中加入改性石墨粉和橡胶粉，分散均匀得到混合物B；S2、将混合物B加入到聚乙烯醇水溶液中，进行悬浮聚合反应；S3、悬浮聚合反应结束后，产物经过后处理，得到粉末状钻井液用抗磨减阻剂；其中，苯乙烯、改性石墨粉、橡胶粉和聚乙烯醇的重量比为(30～50)：(30～40)：(20～40)：(1.2～1.6)。2.根据权利要求1所述的粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，催化剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈，交联剂为二乙烯基苯。3.根据权利要求1所述的粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，苯乙烯、催化剂和交联剂的重量比为(30～50)：(1～3)：(2～4)。4.根据权利要求1所述的粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，改性石墨粉为将石墨粉加入到表面改性剂GS水溶液中超声处理后干燥研磨得到的；所述表面改性剂GS水溶液的质量浓度为8～12％；所述石墨粉的目数为300目～400目。5.根据权利要求4所述的粉末状钻井液用抗磨减阻剂的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思，刘浩冰，杨建，赵素娟，刘瑶，罗春芝，叶礼圆，秦波，曾颜，夏辉，朱高胜，解丽影，李银迪，
申请(专利权)人：中石化江汉石油工程有限公司中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司，
类型：发明
国别省市：