[发明专利]一种提高磺化钻井液高温稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高磺化钻井液高温稳定性的方法，属于油田化学技术领域。

背景技术

上世纪70年代三磺处理剂的成功研制使深井钻井液技术得到飞速发展，钻井液抗温能 力得到大幅度提高。80年代聚合物系列的成功研制使抗高温钻井液体系由三磺转变成聚磺 钻井液体系，这两种钻井液体系一直广泛的应用在深井钻井作业中。

磺甲基酚醛树脂(SMP，油田上也称磺化酚醛树脂)是目前国内外广泛使用的油田钻 井液添加剂之一。磺甲基酚醛树脂为一种水溶性阴离子聚电解质，主要用在深井盐水或饱 和盐水体系中，具有抗温、抗盐等优良性能，但是近饱和、饱和盐水磺化钻井液体系在高 温下(160℃以上)会出现增稠现象，从而严重影响正常钻进。高温交联及其影响因素，至 今研究很少，王平全的“三磺处理剂的高温交联及影响因素”，《钻井液与完井液》1991年 第8卷第4期第26-32页，该文报道了高温交联的一些机理和影响因素，认为引起交联的 主要原因是聚合物的高温交联，从而使体系的粘度增大，甚至出现胶凝、固化。钻井液添 加剂中的磺甲基酚醛树脂类，因其分子结构中含有活性较高的羟甲基，磺甲基酚醛树脂的 交联反应为酚环上的羟甲基与酚环上的活泼氢发生脱水缩合反应，生成稳定的以亚甲基桥 连接的酚环，分子量增大，从而体系的粘度增大，发生冻胶化甚至固化。交联机理类似于 酚醛树脂的固化反应机理。体系的增稠主要是由有机物的交联引起的，加入降粘剂一般无 效或反而引起增粘。

本发明通过抑制高温、高盐条件下有机物的交联，提高钻井液高温稳定性的方法至今 还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种提高磺化钻井液高温稳定性的方法，旨在通过 成本低、操作简单的方法以控制磺化钻井液中的羟甲基含量来有效提高钻井液抗高温性。

本发明的原理是向现有的含磺甲基酚醛树脂的磺化钻井液中加入高温稳定剂，通过取 代、控制磺化钻井液中能引起高温稠化的活性基团羟甲基的含量，相应增加亲水性基团羧 酸基的含量，增强磺甲基酚醛树脂的亲水性，实现提高钻井液体系高温稳定性的目的。

本发明提供的提高磺化钻井液高温稳定性的方法，步骤如下：

将高温稳定剂加入含磺甲基酚醛树脂的磺化钻井液中，搅拌均匀后，立即投入使用。

所述的高温稳定剂为下列之一：

i.氧化剂双氧水、重铬酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾或过硫酸铵；

ii.亚硫酸盐与醛的混合；

iii.含羟基的磺酸盐。

所述的高温稳定剂加量为磺化钻井液的0.3-5wt％，优选0.3-3wt％(质量百分比)。可 根据井底温度做适当的调整，随温度的升高，加量适当增大。

所述的氧化剂优选30wt％的双氧水。

所述的亚硫酸盐为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钾或亚硫酸钾。

所述的醛为三聚甲醛、甲醛溶液或六亚甲基四胺。

所述的亚硫酸盐与醛的混合优选焦亚硫酸钠和三聚甲醛混合，焦亚硫酸钠与三聚甲醛 质量比4-8∶0.5-2，其中优选5∶1。

所述的含羟基的磺酸盐为羟甲基磺酸、羟乙基磺酸或羟丙基磺酸的钠盐或钾盐。

磺化钻井液为常用的含磺甲基酚醛树脂的钻井液。包括现有文献报道及实际应用的含 磺甲基酚醛树脂的磺化钻井液。以下磺化钻井液配方仅为举例，并不限于此例。

一种常用磺化钻井液配方为：

以浆浓2-3％(单位：土g/水mL)的土浆为基数，添加0.1％Na₂CO₃(占土浆质量百分 比，以下均同)，1.0％NaOH，2-8％SMP-2，2.0％SPNH，3.0％PSC-2，2.0％SPC，3.0％Tf-180 或3.0％Tf-160，25.0％NaCl，5.0％KCl。再添加4.2g/cm³高密度重晶石粉至密度为2.3～ 2.4g/mL。

磺化钻井液中所用土浆一般为钠膨润土加水配制，浆浓2-3％(单位：土g/水mL)，静 置24小时。

磺化钻井液中所用SMP-2为磺甲基酚醛树脂，SPNH为褐煤树脂，PSC-2为磺甲基腐 殖酸铬，SPC为铁铬木质素磺酸盐，Tf-180为软化点为180度的沥青粉，Tf-160为软化点 为160度的沥青粉，均可市场购得。钠膨润土、氯化钠、氯化钾、重晶石等均为市售材料。