一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井技术领域，具体涉及一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂及其制备方法。

背景技术

降滤失剂在石油钻井中是用量最大且最重要的一类处理剂，它对维护钻井液性能稳定、安全高效钻井有着重要的作用。

随着钻井勘探领域逐渐向恶劣地区扩展，钻探地区日趋复杂，井壁失稳造成的钻井速度下降、钻井成本升高的现象屡见不鲜，同时期发展起来的水平井、定向井、大位移井等新型钻井技术又对钻井液体系的粘切力、抗污染能力、应对地层复杂多样性提出了更高的要求。

现有技术中的降滤失剂种类繁多，其中纤维素类的降滤失剂价廉质优，但存在的问题是对钻井液的流变性影响很大、增粘较明显。

发明内容

本发明提供了一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂及其制备方法，目的是解决现有技术中钻井时使用的降滤失剂对钻井液的流变性影响很大、增粘较明显的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂，由下列按照重量份数计的组分组成：

聚丙烯酸盐聚合物25-35份，丙烯酸酯共聚物20-30份，聚丙烯酰胺25-35份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物5-15份，木质纤维1-3份，多粒径分布暂堵剂2-4份；

其中，

聚丙烯酸盐聚合物以丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠共聚而成；

丙烯酸酯共聚物以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、N-乙酰氧基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯聚合而成；

所述磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物以苯乙烯-顺丁烯二酸酐磺化而成；

多粒径分布暂堵剂为钙盐。

进一步地，苯乙烯-顺丁烯二酸酐是以苯作为溶液，偶氮二异丁氰为引发剂聚合而成；

进一步地，聚丙烯酸盐聚合物30份，丙烯酸酯共聚物25份，聚丙烯酰胺30份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物10份，木质纤维2份，多粒径分布暂堵剂3份；

进一步地，钙盐为碳酸钙、硅酸钙或钙白云石中的至少一种。

进一步地，钙盐为碳酸钙、硅酸钙以及钙白云石中任意两两混合。

进一步地，碳酸钙、硅酸钙或钙白云石以400目与2000目按2:1比例复配使用。

进一步地，所述木质纤维的纤维长度为0.03-0.05mm。

一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

S1:在搅拌器内加入聚丙烯酸盐聚合物25-35份，丙烯酸酯共聚物20-30份，聚丙烯酰胺25-35份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物5-15份，木质纤维1-3份，多粒径分布暂堵剂2-4份；

S2:启动搅拌器，搅拌14-16min后取出。

进一步地，在S1中，向搅拌器内加入聚丙烯酸盐聚合物30份，丙烯酸酯共聚物25份，聚丙烯酰胺30份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物10份，木质纤维2份，多粒径分布暂堵剂3份；

进一步地，在S2中，搅拌器的搅拌时间为15min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明主要包括聚丙烯酸盐聚合物，丙烯酸酯共聚物，聚丙烯酰胺，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物，木质纤维，多粒径分布暂堵剂；在实际的使用过程中，工作人员将25-35份的聚丙烯酸盐聚合物，20-30份的丙烯酸酯共聚物，25-35份的聚丙烯酰胺，5-15份的磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物，1-3份的木质纤维以及2-4份多粒径分布暂堵剂放入搅拌器中进行搅拌，搅拌器搅拌30-35S后形成粉末状的降滤失剂，最后将粉末状的降滤失剂取出进行收集；其中聚丙烯酸盐聚合物，丙烯酸酯共聚物，聚丙烯酰胺，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物，木质纤维，多粒径分布暂堵剂这些原材料本身的粘性较低，通过在进行钻井时，加入由上述原材料制成的降滤失剂粘性较低且可以达到降滤失的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中搅拌器的结构示意图。

图2为本发明中搅拌器的剖视图。

图中，101-支撑架，102-搅拌箱，103-螺旋送料器，104-隔板，105-粗搅拌区域，106-细搅拌区域，107-落料孔，108-阀门，109-第一转轴，110-搅拌杆，111-第一电机，112-第二转轴，113-搅拌叶片，114-第二电机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

本实施例公开了一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂，由下列按照重量份数计的组分组成：

聚丙烯酸盐聚合物25-35份，丙烯酸酯共聚物20-30份，聚丙烯酰胺25-35份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物5-15份，木质纤维1-3份，多粒径分布暂堵剂2-4份；

其中，聚丙烯酸盐聚合物以丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠共聚而成；

丙烯酸酯共聚物以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、N-乙酰氧基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯聚合而成；

所述磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物以苯乙烯-顺丁烯二酸酐磺化而成；

多粒径分布暂堵剂为钙盐；

本发明主要包括聚丙烯酸盐聚合物，丙烯酸酯共聚物，聚丙烯酰胺，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物，木质纤维，多粒径分布暂堵剂；在实际的使用过程中，工作人员将25-35份的聚丙烯酸盐聚合物，20-30份的丙烯酸酯共聚物，25-35份的聚丙烯酰胺，5-15份的磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物，1-3份的木质纤维以及2-4份多粒径分布暂堵剂放入搅拌器中进行搅拌，搅拌器搅拌30-35S后形成粉末状的降滤失剂，最后将粉末状的降滤失剂取出进行收集；其中聚丙烯酸盐聚合物，丙烯酸酯共聚物，聚丙烯酰胺，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物，木质纤维，多粒径分布暂堵剂这些原材料本身的粘性较低，通过在进行钻井时，加入由上述原材料制成的降滤失剂粘性较低且可以达到降滤失的效果。

在一些实施例中，苯乙烯-顺丁烯二酸酐是以苯作为溶液，偶氮二异丁氰为引发剂聚合而成；

在本实施例中，聚丙烯酸盐聚合物30份，丙烯酸酯共聚物25份，聚丙烯酰胺30份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物10份，木质纤维2份，多粒径分布暂堵剂3份；

在一些实施例中，钙盐为碳酸钙、硅酸钙或钙白云石中的至少一种，在本实施例中，钙盐为碳酸钙。

在本实施例中，碳酸钙、硅酸钙或钙白云石以400目与2000目按2:1比例复配使用。

在一些实施例中，所述木质纤维的纤维长度为0.03-0.05mm，在本实施例中，木质纤维的纤维长度为0.04mm。

一种钻井液用低粘聚合物降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

S1:在搅拌器内加入聚丙烯酸盐聚合物25-35份，丙烯酸酯共聚物20-30份，聚丙烯酰胺25-35份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物5-15份，木质纤维1-3份，多粒径分布暂堵剂2-4份；

S2:启动搅拌器，搅拌30-40S后取出。

进一步地，在S1中，向搅拌器内加入聚丙烯酸盐聚合物30份，丙烯酸酯共聚物25份，聚丙烯酰胺30份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物10份，木质纤维2份，多粒径分布暂堵剂3份；

进一步地，在S2中，搅拌器的搅拌时间为35S。

实施例二

请参阅图1以及图2所示，本实施例对实施例一中搅拌器的结构进行具体说明，在本实施例中，搅拌器包括支撑架101、搅拌箱102以及螺旋送料器103；

其中，搅拌箱102安装在支撑架101的上方，搅拌箱102内部设置有隔板104，隔板104将安装线分割成粗搅拌区域105以及细搅拌区域106，隔板104上设置有落料孔107，落料孔107上设置有阀门108，粗搅拌区域105位于细搅拌区域106的上方，粗搅拌区域105内设置有第一转轴109，第一转轴109上阵列设置有若干搅拌杆110，相邻搅拌杆110之间交错设置，第一转轴109一端与搅拌箱102转动连接，另一端伸出搅拌箱102后连接有第一电机111，第一电机111安装在搅拌箱102的顶部；

细搅拌区域106内设置有第二转轴112，第二转轴112上设置有若干搅拌叶片113，相邻搅拌叶片113之间间隔远小于相邻搅拌杆110之间的距离，第二转轴112的一端与搅拌箱102转动连接，另一端伸出搅拌箱102后连接有第二电机114，第二电机114安装在支撑架101上。

搅拌箱102底部设置有出料口，出料口上连接有出料管。

在实际的使用过程中，工作人员将聚丙烯酸盐聚合物30份，丙烯酸酯共聚物25份，聚丙烯酰胺30份，磺化苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物10份，木质纤维2份，多粒径分布暂堵剂3份倒入螺旋送料器103中，螺旋送料器103将上述物料输送到搅拌箱102中，物料首先需要经过粗搅拌区域105中的粗搅拌后，打开阀门108进入到细搅拌区域106中进行精细的混合搅拌，搅拌完成后将经过出料管排除进行收集；

这样设置的好处是通过粗搅拌以细搅拌的两次搅拌使得物料被搅拌的更加均匀。

实施例三

本实施例对实施例一中的低粘聚合物降滤失剂分别在室内以及室外进行对比实验，在本实施例中，降滤失剂中的钙盐为碳酸钙；

本实施例对低粘聚合物降滤失剂在室内的实验室中进行实验，工作人员将低粘聚合物降滤失剂分别在膨润土浆以及复合盐水浆中的使用效果进行对比实验，实验方法如下：

1、低粘聚合物降滤失剂在膨润土浆中的验证实验的实验方法：

在4％膨润土浆中分别加入1％、2％低粘聚合物降滤失剂，高速搅拌10min，室温密闭养护16h。高速搅拌10min，测试基浆和试样浆API滤失量，实验结果见表1。

表1膨润土浆中API失水测试数据

2、低粘聚合物降滤失剂在复合盐水浆中的验证实验的实验方法：

取4％的氯化钠溶液350mL，依次加入35g氯化钾，1.00g碳酸氢钠。高速搅拌3min后，加入28.00g评价土，高速搅拌10min。在搅拌器上边搅拌边缓慢、匀速加入试样，加样时间应持续约1min。加入试样(加样量分别为0g、2g、4g。)后累计高速搅拌20min，期间至少中断两次刮下杯壁上的粘附物。室温下密封养护16h。养护后，高速搅拌5min，测定试样浆的API滤失量，实验结果见表2。

表2复合盐水浆中API失水测试数据

从表1、表2的实验数据看出，加入低粘聚合物降滤失剂后，土浆和复合盐水浆的API滤失量明显减小，证明低粘聚合物降滤失剂具有降滤失性能、且抗盐性良好。

接着工作人员继续进行对比实验，工作人员分别在井浆中加入PAC-LV和低粘聚合物降滤失剂进行对比测试，具体测试步骤如下；

测试方法如下；

358g 4.2％海盐溶液中加入35g KCL，再加入5g低粘聚合物降滤失剂或PAC-LV，搅拌后室温养护16h。25℃条件下测试API、表观粘度，实验结果如表3所示。

表3与PAC-LV数据对比表

最后，工作人员在室外分别在一口深度为596m的Y101 H12-2井以及深度分别为626m以及704m的Y101H12-3井中对钻井过程中使用的井浆是否加入低粘聚合物降滤失剂进行对比实验；

(1)当在Y101 H12-2井现场使用时，Y101 H12-2井的井深596m，钻井液密度为1.27g/cm3，FV：36s，在钻井时使用井浆以及井浆中加入0.2％聚合物降滤失剂时的实验数据如表4。

表4加入低粘聚合物降滤失剂前后对比表

(2)当在Y101H12-3井现场使用时，Y101H12-3井位于四川省泸州市泸县得胜镇白象村9组。本井二开为406.4mm井眼，井段84-1028.51m，层位为沙溪庙组，凉高山组，自流井组，须家河,岩性为大段紫红色泥岩、灰色泥岩、页岩、砂岩，钻井液体系为KCL高性能水基钻井液体系。本井段钻进过程中，使用密度为1.48g/cm3的钻井液钻进。上部井段84-700m时考虑防钻头泥包和快速钻进，采取高失水钻井液钻进，滤失量为33mL，Y101H12-3井实钻性能如表5；在626m的Y101H12-3井中钻井时使用井浆以及井浆中加入0.3％聚合物降滤失剂时的实验数据如表6，在704m的Y101H12-3井中钻井时使用井浆以及井浆中加入0.3％聚合物降滤失剂时的实验数据如表7。

表5Y101H12-3井实钻性能表

表6Y101H12-3井浆加入低粘降滤失剂前后对比数据

表7Y101H12-3井浆加入低粘降滤失剂后数据

结论：通过表1-表7的实验数据可知低粘聚合物降滤失剂入井后，实际性能比室内实验预期更好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。