一种深井用抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂制备方法及其应用技术

技术编号：41732277 阅读：5 留言：0更新日期：2024-06-19 12:53

本文公开一种深井用抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂制备方法及其应用，属于油田化学技术领域。本发明专利技术的抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂的制备方法为：按重量份数计，依次称取：10～20份N,N‑二甲基丙烯酰胺(DMAM)、5～10份苯乙烯磺酸钠(SSS)、2～10份N‑乙烯基吡咯烷酮(NVP)、1～5份氧化石墨烯、100～200份水，通过水溶液聚合法在石墨烯薄片表面接枝磺酸基基团，取代在石墨烯薄片表面的氧官能团，得到磺化氧化石墨烯，再与N,N‑二甲基丙烯酰胺、N‑乙烯基吡咯烷酮聚合，制备出石墨烯/聚合物降滤失剂。本发明专利技术技术方案制备的石墨烯/聚合物降滤失剂具备优异的降滤失性能，在深井、超深井水基钻井液中可抗温220℃，抗钙能力达6％，且具有一定的微纳米级裂缝孔隙封堵能力。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种深井用抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂制备方法以及其在饱和盐水水基钻井液中的应用，属于油田化学领域。

技术介绍

1、随着国内深层、超深层井钻探过程中，钻遇高温高钙恶性环境的案例屡见不鲜。传统钻井液在遭遇高温高钙环境下的性质易发生改变，从而钻井液含有的游离水会渗出并进入地下岩层发生严重的滤失，在损害油气层的同时还会使得井壁不稳等破坏，故传统钻井液降滤失剂已不能满足安全钻井的施工要求。现国内常用钻井液仍旧是水基与油基钻井液为主，其中水基钻井液的造价低，制备简单，且环保等优点更是得到了工程实地的广泛应用。但是水基钻井液会因为其高含水量的问题，导致地层中被水侵入污染，导致岩层吸水膨胀等问题的出现。因此，在实际的钻探过程中，常常向水基钻井液中加入各种处理剂以增强钻井液的性能，其中降滤失剂的加入也是极其重要的一环，能够减少钻进过程中钻井液的损失。

2、目前钻井现场所应用的降滤失剂种类繁多，但是大都对于深井、超深井地下的高温高钙盐应对情况不佳。当地层温度居于200℃以上时，钻井液降滤失剂的降滤失效果显著下降，且面对高钙盐地层也无法发挥其作用，导致钻井液损耗过大，增大了成本。

3、石墨烯材料本身具备优异的导热、导电、润滑等作用，逐渐也作为降滤失剂以及润滑剂被应用于各大油田钻井工程中。但纯石墨烯材料往往亲水性差，不易溶于水应用于钻井液中，因此本方案采用苯乙烯磺酸钠对氧化石墨烯进行改性，使其磺化增大石墨烯材料的亲水性，同时可以降低石墨烯材料加量大，成本高等劣势，故开发新型石墨烯/聚合物降滤失剂具有广阔的市场前景。

技术实现思路

1、本专利技术是一种深井用抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂的制备。主要解决的技术问题是：深井钻井时，钻井井深的增加必然导致地层温度的升高，井底形成的高温高压的条件，必然要求使用的钻井液处理剂具有良好的抗温稳定性能。针对常规钻井液降滤失剂在200℃高温环境以及含钙量5％左右的高盐地层中性能较差的问题，同时降低石墨烯在钻井领域成本过高的问题，提供了一种制备方法。

2、为制备抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂，本专利技术第一方面提供一种制备方法，该方法包括：

3、(1)将原料石墨烯、第一还原剂和磺酸基阴离子单体接触，进行第一反应，得到改性磺化氧化石墨烯；

4、(2)将所述改性磺化氧化石墨烯分散液、丙烯酰胺类单体以及环状类单体、引发剂接触，进行第二反应，得到石墨烯降滤失剂预产物；

5、(3)将所述石墨烯降滤失剂预产物，收集洗涤后，干燥处理得到石墨烯降滤失剂固体产物，即石墨烯/聚合物降滤失剂。

6、本专利技术第二方面提供由前述第一方面所述方法制得的石墨烯/聚合物降滤失剂。

7、本专利技术第三方面提供一种水基钻井液，该水基钻井液包含前述第二方面所述的石墨烯/聚合物降滤失剂。

8、通过上述技术方案，本专利技术能够以下优异效果：

9、(1)由本专利技术提供的石墨烯/聚合物降滤失剂，亲水性良好，在水基钻井液中溶解良好，不影响钻井液各项流变性能指标；

10、(2)本专利技术所述的水基钻井液，抗温性能超200℃，抗盐可达饱和，抗钙可达6％，在深井钻进过程中钻遇岩盐层发生盐侵时也可以有效的维持钻井液性能，保持良好的流变性

11、(3)本专利技术所研发的抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂以低成本的方式将石墨烯材料有效地应用至钻井液中，提高了水基钻井液深井钻进过程中的润滑性。

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【技术保护点】

1.一种深井用抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂制备方法及其应用，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述原料氧化石墨烯：第一还原剂：阴离子单体的重量比为1:(1～20):(5～40)，优选为1：(1～10):(5～20)。

3.根据权利要求2所述方法，其中，步骤(2)中，所述改性磺化氧化石墨烯分散液：丙烯酰胺类单体：环状类单体：引发剂重量比为：1：(3～9)：(1～3)：(0.5～2)，优选为1：(5～7)：(2～3)：(0.5～1)。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一还原剂选自羟基胺、水合肼的至少一种，优选为水合肼；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述方法，其中，步骤(1)中，所述第一反应的条件包括：温度为40-70℃，分散频率10-50Hz，优选为45Hz，时间4-6h；

6.权利要求1-5中任意一项所述的石墨烯在深井水基钻井液中作为降滤失剂的应用。

7.权利1-6中所述的石墨烯/聚合物降滤失剂的应用为，一种深井用水基钻井液。

8.根据权

9.根据权利要求7或8所述的水基钻井液，其中所选膨润土为钠基亲水性膨润土。

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【技术特征摘要】

1.一种深井用抗高温耐盐石墨烯/聚合物降滤失剂制备方法及其应用，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述原料氧化石墨烯：第一还原剂：阴离子单体的重量比为1:(1～20):(5～40)，优选为1：(1～10):(5～20)。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一还原剂选自羟基胺、水合肼的至少一种，优选为水合肼；

5.根据权利要求1-4中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，张鑫，陈玉杰，李道雄，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：

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