[发明专利]酚脲醛树脂改性褐煤类抗高温抗盐降滤失剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂及其制备方法，该方法以尿素、甲醛和苯酚为改性剂制备了改性褐煤类降滤失剂，特别是一种具有高抗温能力和高降滤失效果的钻井液添加剂。

背景技术

降滤失剂是用以保证钻井液性能稳定，减少有害液体向地层滤失，以及稳定井壁、保证井径规则的重要钻井液处理剂，从产品类别来看，钻井液处理剂已开始从单一化合物、均聚物向共聚物、接枝产物发展，从主要使用天然产品向改性天然产品发展；从保护油气层的观点来看，降滤失剂是钻井液中极为重要的一类处理剂；从保证正常钻进、减少钻井液维护工作和降低钻井液处理剂消耗来看，降滤失剂也是钻井液中不可缺少的一类处理剂。本发明所涉及的钻井液降滤失剂即以天然产物褐煤为主要原料通过酚脲醛树脂共聚、接枝而成，具有高效抗温抗盐能力。

目前常用的钻井液降滤失剂多是相对分子量适中的天然或合成聚合物，它们在降低钻井液滤失量的同时，虽然满足了现场需要，但是也存在一些问题。例如磺化褐煤树脂SRC、高温降滤失剂SPNH、磺甲基酚醛树脂SMP等产品抗盐性不足，磺化褐煤SMC虽可用于淡水钻井液，并有一定的抗温能力(在淡水钻井液中的抗温能力达到200～230℃)，但抗盐能力不超过3％(200℃)，被盐和钙污染后，钻井液增粘，降滤失效果明显降低，SMC和铁铬盐配合使用，可以提高抗盐、钙的能力；与红矾配合可以提高抗温能力。磺甲基酚醛树脂SMP是很好的抗高温降滤失剂，有SMP-1和SMP-2两种型号，但有起泡严重，提高钻井液粘度的缺点，而且SMP-1必须与磺化褐煤SMC复配使用效果才明显，SMP-2虽可用于饱和盐水钻井液，但必须将它与磺化褐煤SMC和磺化栲胶SMK复配使用才能发挥良好的作用。在抗高温不饱和盐水钻井液中SMP-2可代替SMP-1，只是加量须要偏大，而SMP-1不可替代SMP-2用于饱和盐水钻井液中。近年来石油勘探开发步伐加快，深井超深井数量大量增加，对处理剂的抗温、抗盐性能要求越来越高，所以研制新型抗高温、抗盐、廉价的降滤失剂对于提高勘探开发的进度与成功率，对于油气井工程的井下安全、井壁稳定、油层保护甚至于环境保护及经济效益均具有重大的理论和实际意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种作为钻井液处理剂使用的褐煤树脂类抗温抗盐降滤失剂的制备方法。该降滤失剂的主要原料为褐煤，该制备方法是采用一步法不排渣的生产工艺路线，具有生产强度大，原料利用率高，不形成二次污染，抗温抗盐性能好的优点，可广泛的适用于淡水、盐水污染下的深井钻探使用。

一种钻井液降滤失剂，其特征是，以磺化脲醛和磺化酚醛混合树脂改性褐煤形成，原料配比为：

褐煤：10％-20％；强碱(NaOH，KOH一种或二者混合物)：2％-4％；水：50％-60％；苯酚：2％-5.5％；甲醛：8％-15％；尿素：3％-7％；水解丙烯腈钠盐：0.15％-2％；聚丙烯酰胺：0.125％-0.5％；磺化剂(亚硫酸钠，亚硫酸氢钠，偏重亚硫酸钠中的一种或几种混合物)：2％-7％，均为重量百分比。

本发明降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在反应釜中加入苯酚、甲醛(甲醛总用量的20wt％-40wt％)及磺化剂(磺化剂总用量的20wt％-35wt％)，在55-70℃反应15-30分钟。

(2)步骤(2)的产物中加入尿素和甲醛(甲醛总用量的60wt％-80wt％)及磺化剂(磺化剂总用量的25wt％-40wt％)，设定温度为85-97℃，反应10分钟。

(3)待温度升至85-97℃之间，加入水解聚丙烯腈钠盐，随后加入水、强碱和褐煤，反应30分钟。

(4)加入聚丙烯酰胺及磺化剂(磺化剂总用量的25wt％-55wt％)，然后反应1.5-4小时，得到的料液经干燥粉碎即得降滤失剂产品。

本发明所述降滤失剂的应用，适用温度一般在室温至210℃、可在淡水泥浆和盐水泥浆中使用。

本发明降滤失剂适用于淡水泥浆和盐水泥浆的降滤失作用。依据标准Q/SH10201881-2008进行评价。将试验用钠土、水、无水碳酸钠按8∶100∶0.25的比例高速(10000转/分)混合20min，在密闭养护24小时，即得基浆。

取两份配好的基浆400ml，分别加入12.0g样品，高速搅拌20min，其中一份于室温下密闭养护16小时，高速搅拌5min，测定30min室温中压滤失量；另一份加入老化罐，于180℃老化温度下滚动16h，冷却取出，高速搅拌5min，测定高温老化后淡水浆的高温高压滤失量(150℃，3.45MPa)。