具有抑制性的抗温耐盐改性腈纶钻井液降滤失剂KWY的研制

第22卷第1期

2005年3月25日

油　田　化　学Vol122　No1125March,2005

文章编号:100024092(2005)0120010203

具有抑制性的抗温耐盐改性腈纶

钻井液降滤失剂KWY的研制

Ξ

樊泽霞,王兰兰,孙明波,温艳军

(中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061)

摘要:将腈纶工业下角料加碱水解,用22丙烯酰胺基222甲基丙磺酸磺化,与甲醛、聚醚多元醇进行接枝、交联,制得降滤失剂KWY。简介了合成过程,进行了室内性能评价。由加入KWY的各种钻井液150℃静态老化16小时后测得的API滤失量值,确定KWY在淡水钻井液中的加量范围为014%～015%,在盐水和海水钻井液中的加量范围为110%～115%。根据塑性粘度、动切力、API滤失量测定值求出014%KWY在淡水钻井液中的耐温性为

180℃,115%KWY在4%、15%、35%160℃

;KWY用的一种HPAN(JS)。由油藏砂在77℃滚动16,15%KCl溶液。图1表2参2。

关键词:钻井液处理剂;;;;;水基钻井液:　　降滤失剂是控制钻井液性能的重要处理剂之一[1,2]。为了获得物美价廉性能优良的降滤失剂,人们早就开始了对腈纶工业下角料的开发和利用。到目前为止,改性腈纶产品大多是水解聚丙烯腈盐,虽然具有一定的抗温抗盐性,但抑制页岩分散的能力很低。本文报道的改性腈纶降滤失剂KWY,由水解腈纶废丝粉先与22甲基丙磺酸进行磺化,再与甲醛及聚醚多元醇进行接枝、交联而成,是一种同时具有抑制性和抗温耐盐性的钻井液降滤失剂。

土,山东安丘;海水取自山东广利港,淡水为当地自

来水。

1.2　KWY的制备

腈纶废丝粉、碱和水按比例加入捏合机,90℃下捏合反应2小时。加22丙烯酰胺基222甲基丙磺酸反应2小时。降温至60℃后再加甲醛和聚醚多元醇,接枝、交联反应1小时。产物在80℃的真空干燥箱中干燥6小时,降温后粉碎过20目筛,塑料袋包装备用。113　实验基浆配制

1　实验部分

111　主要材料

工业腈纶下角料(粉状),山东淄博;22丙烯酰胺基222甲基丙磺酸,工业品,山东寿光化工厂;聚醚多

元醇,实验室自制;甲醛(水溶液)、氢氧化钾、氢氧化钠,化学试剂;氯化钾、氯化钠,工业品;二级钠膨润

按淡水∶土∶纯碱为100∶3∶0115(质量比,下

同),海水∶土为100∶3配浆,搅拌4小时,密闭放置24小时得到淡水基浆和海水基浆。在淡水基浆中加入不同量的氯化钠,高搅20分钟,得到盐水基浆。

在配制盐水钻井液时,先加入降滤失剂,高搅20分钟后再加入氯化钠。

Ξ收稿日期:2004202225;修改日期:2004212223。

作者简介:樊泽霞(1966-),

女,副教授,石油大学(华东)应用化学专业学士(1989)、油田化学专业硕士(1999)、油田化学专业在职在读

博士研究生(2003-),主要从事油田化学的教学与科研工作,通讯地址:257061山东省东营市石油大学石油工程学院,电话:0546-8393277,E2mail:wangjxf@mail1hdpu1edu1cn。温艳军,石油大学(华东)石油工程专业2002届毕业生,现在塔里木油田工作。

第22卷第1期樊泽霞,王兰兰,孙明波等:具有抑制性的抗温耐盐改性腈纶钻井液降滤失剂KWY

的研制

表1　KWY处理的各种钻井液高温静态老化16h后的性能3

常温性能

160℃老化后性能

FL

PV

YP

FL

11

180℃老化后性能

PV

YP

FL

200℃老化后性能

PV

YP

FL

钻井液

类型淡水4%盐水15%盐水35%盐水海水淡水

4%盐水

处理剂及加量

PVYP

/mPa s/Pa/mL/mPa s/Pa/mL/mPa s/Pa/mL/mPa s/Pa/mL38

66829943384550523550

空白(基浆)　24空白(基浆)610空白(基浆)610空白(基浆)610空白(基浆)810014%KWY18

115%KWY

2931333030

　21

31531031051011710610710610610

　28

5678973891010111111

　20

610610615710131516151314

　17

310310310410910710610610510610

　34

628098418151010111010

　17

515610610615121010111010

　15

310310215410810610410310310310

　36

65829841102636453048

　17

5105156106109108101010910910

　14

310215215310410410310310310310

15%盐水115%KWY35%盐水115%KWY

海水

35%盐水

115%KWY115%JS

2　实验结果与分析

211　KWY在各种钻井液中的降滤失性能

115%。从表1所列钻井液性能数据可以看出,KWY作为钻井液降滤失剂,加量为014%时在淡水

在各种基浆中加入不同量的KWY,将钻井液放入老化罐中,在150℃下静态老化16钻井液的API滤失量,出,～015%,KWY最佳加量范围为110%～115%

。

钻井液中可抗温180℃,加量为15%时在各种盐水;KWY在高温JS。1为了考察KWY对泥页岩分散的抑制性,取胜利油田坨142井沙一段(1550米)地层岩屑,水洗,风干,过筛,收集6～8目的岩屑,在滚子炉中于77℃下测定岩屑在各种处理剂溶液中的滚动分散性,实验结果见表2。从表2可以看出,随着KWY加量的增加,岩屑滚动回收率逐渐增加。1%KWY溶液抑制岩屑一次分散的性能与5%KCl溶液相当,抑制岩屑二次分散的性能比5%KCl溶液好。KWY溶液抑制岩屑分散的性能远远高于胜利油田使用的改性腈纶JS。

表2　KWY抑制岩屑分散性能对比测试结果3

药品空白

KWYKWYKWYKWYKClKClKClJS　　图1　在150℃静态老化16小时后的各种钻井

液的API滤失量与KWY加量的关系

钻井液:1—淡水;2—4%盐水;3—15%盐水;

4—35%盐水(饱和盐水);5—海水

加量/%　　010

0151102103103105101010110R/%R′/%R′/R

212　KWY的抗温性

加入KWY处理后的各种钻井液常温性能和在

160℃、180℃、200℃静态老化处理后的性能(塑性粘度、动切力和API滤失量)测试结果列于表1。KWY在淡水钻井液中的加量为014%,在各种盐水

钻井液和海水钻井液中的加量为115%,作为对比化学剂的JS(胜利油田现在使用的一种腈纶废丝改性产物HPAN)在饱和盐水钻井液中的加量为

2213341448165812621036164714681924111914291643125413571726123114381520128710861088199313931171166612551983183实验溶液用蒸馏水配制;R为77℃下滚动16h后岩屑的40

()目一次回收率;R′为一次回收岩屑77℃下在蒸馏水中滚动16小时后的40目(二次)回收率;JS为胜利油田现用腈纶废丝改性产物。

12油　田　化　学2004

年

腈纶废丝主要成分是分子量在6万左右的聚丙

烯腈,碱化水解后的聚丙烯腈分子虽然有很强的电负性,但分子量较小,只能在粘土晶体的侧面发生吸附,很难接近电负性很强的晶体平面,不可能全方位地堵塞泥饼中的毛细孔道[2]。水解聚丙烯腈分子的水化基团为羧基,形成的水化膜牢固性不如磺酸基周围的水化膜。KWY分子含有水化能力较强的磺酸基,分子量也高得多,因此包被性及堵塞毛细管

的效能提高,降滤失性能大大改善。进入KWY分子的聚醚多元醇本身具有抑制岩屑膨胀分散的能力,也使KWY具有了抑制岩屑分散的能力。

参考文献:

[1]高锦屏,郭东荣,吕开河,等1新型抗高温抗污染降滤失剂DY21

的研制及性能评价[J]1油田化学,1995,12(2):163—1641[2]刘玉英,张春光,孙德军,等1降滤失剂作用机理研究—新型降滤失剂的研制[J]1钻井液与完井液,1996,13(4):12—141

PreparationofHeatResistant,SaltsTolerantandInhibitoryFiltrateLossReducerKWYfor

AqueousDrillingFluidsfromAcrylicFibriousWaste

FANZe2Xia,WANGLan2Lan,SUNMing2Bo,WENYan2Jun

(CollegeofPetroleumEngineering,ChinaPetroleumUniversity,Dongying,Shandong257061,PRofChina)

Abstract:Thetitledchemicalagentispreparedinlaboratoryfromapowderedfibriousacrylicwastethroughalkalinehydrolysis,sulfonationwith22acrylamido222methylpropanesulfonicacid,andgraft2reaction/crosslinkingwithformalinandapolyetherpolyol1Theprocessofsynthesisisdescribedbriefly1Themainperformancepropertiesoffiltratelossreducerareevaluatedinlaboratory1Throughmeasurementsoffiltrateloss,FL(API),ofthe2drilling(150℃in16hrsunderstaticconditionsitisestablishedthattheoptimaldosageofKWY)isrange014—015%andinsaltwaterandseawaterDFsisinrange110—115of,andFLitisascertainedthattheheatresistancyofKWY(01)inisofof5)15%,and35%saltwaterandseawaterDFs—160℃;to,isJS,anHPAN1Theresultsoftestsonreservoirsandrecoveryafter℃shaleinhibitingcapacityof1%KWYsolutionissimilartoorhigherthanthatof5%KClKeywords:　drillingfluidadditive;modifiedpolyacrylonitryl;filtratelossreducer;preparation;shaleinhibition;heatresistancy;saltstolerancy;waterbasedrillingfluids

(上接第9页。continuedfromp.9)

Temperature/PressureRelationshipsofYieldStressandPlasticViscosityforFoamedDrillingFluids

ZHANGRui,WANGRui2He,QIUZheng2Song

(CollegeofPetroleumEngineering,ChinaPetroleumUniversity,Dongying,Shandong257061,PRofChina)

Abstract:Theexperimentalfoameddrillingfluids(EFDFs)arepreparedbystirringtheaqueousdrillingfluidscontaining715%,910%,and1210%bentonite+additives(onthebasisoffreshwateras100%bymass)at1200r/minover5hrsandhaveinitial

3

density,ρ0,0160,0175,and0190g/cm,foamquality37175%,30123%,and18192%,g/lseparationstartingin>4hrs,andhalf2lifetime>8hrs1Theirbasicreceptispresented1OnimprovedFann50rheometershearstressismeasuredfortheseEFDFsattemperature60℃,90℃,and120℃,pressure11034,21069,31103,41137,and51516MPa,rotatingspeed6,100,200,300,and600r/min1Applyingto4commonlyusedrheologicalmodels,allshearstress/shearratedataobtainedundereverytemperature/pressurecombinationarelinearizedandtreatedbyregressiontodemonstrateBinghammodelastheoptimalonewithhighestcorrelationcoefficients(CCs)018429,018382,and018400fortheEFDFsofdifferentρ0value1Theyieldstress,τ0,andtheplasticviscosity,ηp,oftheseEFDFsateverytemperature/pressurecombinationarecalculatedbythestandardprocedureandtabulated1Theinfluencesofρ0,temperature,andpressureonτ0andηpandthemicroscopicmechanismsinvolvedarediscussed1Lotsofexpressionsforτ0andηpintermsoftemperatureandpressurearetreatedthroughregressionandinresult3setsofmathematicalmodelsforτ0andη01994)areestablishedwitheverysetofmodelsforEFDFofdefiniteρp[=f(P,T)]withthehighstCCs(01934—0havingsimilarformandeverymodelinasethavingdifferentvaluesofconstants1

Keywords:　waterbasedrillingfluids;foameddrillingfluid;yieldstress;plasticviscosity;temperature/pressurerelationships;matematicalmodels

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