本發(fā)明涉及一種石油鉆井液助劑，特別是一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。本發(fā)明還涉及鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)的深入，油氣勘探已向深部地層和海上發(fā)展，井深逐漸增加，鉆遇地層條件日趨復(fù)雜。對(duì)于油氣井中的深井或高壓鉆探，所需的鉆井液需要滿足高密度的特性，由于大量固相加重劑的加入，增強(qiáng)了鉆井液內(nèi)顆粒間的摩擦，鉆井液粘度、切力明顯上升，流動(dòng)性降低；同時(shí)在鉆井過(guò)程中，由于地層中的電解質(zhì)及鉆屑對(duì)鉆井液的污染，會(huì)引起鉆井液稠化，表現(xiàn)為粘度增高，切力增大，工藝上會(huì)出現(xiàn)泵壓升高或蹩壓，鉆具阻力增大，易發(fā)生事故，因此通常用鉆井液降粘劑來(lái)調(diào)節(jié)鉆井液的流變性。因此，通常用鉆井液降粘劑來(lái)調(diào)節(jié)鉆井液的流變性。我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始研究硅基鉆井液,如有機(jī)硅腐殖酸,其特性既有高溫穩(wěn)定性和抑制性,又有降粘降濾失作用；用風(fēng)化煤經(jīng)氧化降解再與氯硅烷反應(yīng)制備了HA-Si系列防塌劑具有很好的熱穩(wěn)定性,能有效抑制頁(yè)巖、鉆屑膨脹與分散作用。但同時(shí)也暴露了很多弊端,主要是抗高溫稀釋性能變差,130℃相當(dāng)?shù)木钽@井時(shí),處理周期僅維持了3天左右,而且處理用量加大。
發(fā)明人檢索到以下相關(guān)專(zhuān)利文獻(xiàn)：CN103059821A公開(kāi)了一種鉆井液稀釋劑復(fù)合甲基硅酸鹽的制備方法。包括以下步驟：(1)制備甲基硅酸鹽：在反應(yīng)器中加入水，然后加入堿，堿溶解后溫度升到70-90℃，加入甲基硅酸，繼續(xù)升溫在90-110℃反應(yīng)生成甲基硅酸鹽；所述的水、甲基硅酸與堿的重量比為1:0.1-0.3:0.2-0.6；(2)制備復(fù)合甲基硅酸鹽：向生成的甲基硅酸鹽中加入水玻璃和低分子量聚丙烯酸鹽，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹尤胗袡C(jī)錫催化劑，在90-120℃反應(yīng)3-5小時(shí)得到有效物含量25-40％液體稀釋劑產(chǎn)品復(fù)合甲基硅酸鹽。CN103627374A公開(kāi)了一種新型高效鉆井液降粘劑，由以下重量百分比的原料組成：共聚物60％-75％、有機(jī)硅腐植酸鉀10％-20％、A劑15％-25％，按照上述原料重量配比稱(chēng)取原料并混合均勻即可。所述的A劑由以下組分的原料組成：低分子量聚丙烯酰胺27-36份、磺化褐煤50-70份、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑3-8份、六偏磷酸鈉2-5份、聚天冬氨酸1.5-3.2份、丙烯酸7-12份、烯丙基磺酸鈉7-12份。
以上這些技術(shù)對(duì)于如何使鉆井液用降粘劑能夠解決現(xiàn)在鉆井過(guò)程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問(wèn)題，同時(shí)還能夠有效抑制頁(yè)巖的膨脹和水化，避免井壁垮塌，并未給出具體的指導(dǎo)方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物，它能夠解決現(xiàn)在鉆井過(guò)程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問(wèn)題，同時(shí)它還具有抑制性，能夠有效抑制頁(yè)巖的膨脹和水化，避免井壁垮塌，并且該降粘劑硅氟聚合物具有較強(qiáng)的生物降解性，能有效降低對(duì)儲(chǔ)層的污染。
為此，本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種鉆井液用降粘劑硅氟聚合物(或者說(shuō)是作為鉆井液降粘劑用的硅氟聚合物)，其技術(shù)方案在于它是由下述重量配比(重量份數(shù))的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種；水玻璃即硅酸鈉水溶液(市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品)。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取24～36重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應(yīng)釜(反應(yīng)器)中，高速攪拌40～45分鐘，溫度控制在100～120℃之間，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取16～24重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的堿以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜(反應(yīng)器)中，高速攪拌10～12分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在80～100℃之間，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在60～80℃之間，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案可以是，所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鈉；
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取28重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應(yīng)釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在100℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取17重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鈉以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，高速攪拌10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在80℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在60℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案還可以是，所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鉀；
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取31重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應(yīng)釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在105℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取19重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鉀以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，高速攪拌10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在85℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在65℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案還可以是，所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氨水；
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取32重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應(yīng)釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在110℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取23重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的氨水以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，高速攪拌10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在90℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在70℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案還可以是，步驟①中高速攪拌的時(shí)間為40分鐘，溫度控制在105～110℃；步驟②中高速攪拌的時(shí)間為10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在85～90℃。
本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物達(dá)到了良好的性能以及良好的效果，可參見(jiàn)本說(shuō)明書(shū)中的表1。本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物性能為：180℃±2℃、加量1.5％(重量百分比)條件下降粘率≥75％，200℃±2℃條件下降粘率≥70％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下有益效果：(1)本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物能夠克服現(xiàn)在鉆井過(guò)程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的現(xiàn)象，解決了鉆井液抗高溫的問(wèn)題，本發(fā)明能使鉆井液抗高溫在220℃以上。(2)該降粘劑硅氟聚合物兼具抑制性，有效抑制了頁(yè)巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌。(3)本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物無(wú)毒、無(wú)害且能緩慢降解，具有良好的環(huán)保性。與已有相關(guān)的降粘劑相比，本發(fā)明的制造成本降低了20％以上。
綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)在鉆井過(guò)程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問(wèn)題，同時(shí)它還具有抑制性，有效抑制了頁(yè)巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌，并且該降粘劑硅氟聚合物具有較強(qiáng)的生物降解性，有效降低了對(duì)儲(chǔ)層的污染。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：本發(fā)明的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鈉。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取28重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應(yīng)釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在100℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取17重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鈉以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，高速攪拌10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在80℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在60℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
實(shí)施例2：本發(fā)明的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氫氧化鉀。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取31重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其加入到反應(yīng)釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在105℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取19重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的氫氧化鉀以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，高速攪拌10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在85℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在65℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
實(shí)施例3：本發(fā)明的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
上述的堿選自氨水。
所述的鉆井液用降粘劑硅氟聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：①制備氟基溶液：稱(chēng)取32重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的磺化褐煤與丙烯酸氟化烷基酯，將其(分別)加入到反應(yīng)釜中，高速攪拌40分鐘，溫度控制在110℃，得到氟基溶液；②制備甲基硅酸溶液：稱(chēng)取23重量份數(shù)的冷凝水和上述重量配比的氨水以及甲基硅酸，將其加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，高速攪拌10分鐘，同時(shí)打開(kāi)蒸汽加熱，溫度控制在90℃，得到甲基硅酸溶液；③制備硅氟聚合物：將制備好的氟基溶液以及按上述重量配比稱(chēng)取的水玻璃(分別)加入到甲基硅酸溶液中，恒溫?cái)嚢?0分鐘，溫度控制在70℃，之后冷卻至室溫，最終所得的產(chǎn)物即為鉆井液用降粘劑硅氟聚合物。
以上本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述的丙烯酸氟化烷基酯為市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品，所述的丙烯酸氟化烷基酯可以是一種或者一種以上的結(jié)構(gòu)以式(1)表示的化合物的混合物，所述的式(1)如下：
其中，R′＝H、F、或—CH3，Rf表示碳原子數(shù)為1～12的烷基中的氫原子被氟原子部分置換或者全部置換的多氟烷基。
以下為本發(fā)明的試驗(yàn)部分
表1為以上各實(shí)施例制備的硅氟聚合物性能測(cè)定結(jié)果，參見(jiàn)表1。
表1各實(shí)施例制備的硅氟聚合物性能測(cè)定結(jié)果
由表1可知：本發(fā)明的以上各實(shí)施例達(dá)到了良好的性能和良好的效果。本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物性能為：180℃±2℃、加量1.5％(重量百分比)條件下降粘率≥75％，200℃±2℃條件下降粘率≥70％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下有益效果：(1)本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物能夠克服現(xiàn)在鉆井過(guò)程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的現(xiàn)象，解決了鉆井液抗高溫的問(wèn)題，本發(fā)明能使鉆井液抗高溫在220℃以上。(2)該降粘劑硅氟聚合物兼具抑制性，有效抑制了頁(yè)巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌。(3)本發(fā)明的降粘劑硅氟聚合物無(wú)毒、無(wú)害且能緩慢降解，具有良好的環(huán)保性。與已有相關(guān)的降粘劑相比，本發(fā)明(以上各實(shí)施例)的制造成本皆降低了20％以上。
綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)在鉆井過(guò)程中鉆井液抗高溫稀釋性能變差的問(wèn)題，同時(shí)它還具有抑制性，有效抑制了頁(yè)巖的膨脹和水化，避免了井壁垮塌，并且該降粘劑硅氟聚合物具有較強(qiáng)的生物降解性，有效降低了對(duì)儲(chǔ)層的污染。
根據(jù)上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅僅為了舉例本說(shuō)明而已。在不偏離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明的多種替換方案和改進(jìn)方案，其均應(yīng)被理解為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。