本發(fā)明屬石油鉆井泥漿添加劑。
石油開(kāi)采過(guò)程,油井的鉆采隨地層深度的增加而溫度上升,據(jù)報(bào)導(dǎo),井深每增加百米,溫度將上升3℃。因此,鉆采6000米深井,井底溫度可高達(dá)180℃,為此鉆采深井要求降失水劑具有較好的抗高溫性能。
目前一般耐高溫有機(jī)高分子化合物多為環(huán)狀化合物,如美國(guó)四大泥漿公司之一的米爾欽公司生產(chǎn)有苯乙烯與馬來(lái)酸酐共聚物耐高溫處理劑,但該共聚物耐鹽能力較差,且合成時(shí)要求單體純度較高。
油包水乳化泥漿是另一類型的抗高溫降失水泥漿,它是以分散相為水滴(20~70%),分散介質(zhì)為油料(柴油、煤油等),通過(guò)加入一定量的有機(jī)粘土、乳化劑等形成穩(wěn)定的乳化液。這種乳化泥漿適用于深井鉆采,具有一定的抗鹽能力,但成本較高,且使用能源原料。
目前,國(guó)內(nèi)外耐飽和鹽水泥漿添加劑有FCLS-CMC(鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽-羧甲基纖維素)泥漿,煤堿液(由褐煤、燒堿配制)泥漿等。這些泥漿使用時(shí)往往要加入原油或柴油(占泥漿量的10~20%),增加處理泥漿的成本,更為重要的是這類降失水劑不能耐高溫(只能在140℃以下使用)。
磺化酚醛類樹(shù)脂是一種抗高溫耐高鹽較理想的降失水劑。目前國(guó)內(nèi)使用的SMP(2)(重慶合成化工廠生產(chǎn)),其配方為:
苯酚1(摩爾)
甲醛1
磺化劑1(其中甲醛1摩爾,焦硫酸鈉0.5
摩爾,水約40毫升)
抗失水劑SMP(2)具有抗高溫耐高鹽性能,但其合成工藝條件復(fù)雜,需反復(fù)多次交替進(jìn)行磺化和樹(shù)脂化,每步反應(yīng)都要嚴(yán)格控制終點(diǎn),否則產(chǎn)物將中途報(bào)廢。此外,SMP(2)在使用時(shí)要與處理劑SMC(磺甲基褐煤)、SMT(磺甲基丹寧)復(fù)配使用才能顯示效果,而且用量較大,三種處理劑各需5%以上。其中SMC要用鉻離水絡(luò)合才能達(dá)到較好效果,而鉻離子對(duì)油井產(chǎn)生污染危害人體健康。
英國(guó)專利GB1363871及其補(bǔ)充專利GB1363872、US3956140是關(guān)于磺化酚醛樹(shù)脂類泥漿降失水劑制造方法的專利?,F(xiàn)將US3956140專利為例,其制造方法為:將蒸餾苯酚1摩爾,亞硫酸氫鈉0.25摩爾,亞硫酸鈉0.25摩爾,水18毫升,一起加入帶有冷凝管、攪拌器的反應(yīng)器中,在119℃加熱10分鐘后冷卻,加入尿素0.5摩爾,加水25毫升,在109℃加熱10分鐘,后又加水25毫升,控制在107℃加熱5分鐘,再加入水25毫升,在106℃加熱5分鐘,然后加水25毫升,在104℃加熱5分鐘,最后加水125毫升,終產(chǎn)物PH為10.2。該法制造工藝流程相當(dāng)復(fù)雜,不易控制。另方面該法制得的樹(shù)脂只適用于海水泥漿,不適用于飽和鹽水泥漿。
本發(fā)明是針對(duì)目前磺化酚醛樹(shù)脂類產(chǎn)品的合成路線長(zhǎng)、工藝條件復(fù)雜的缺點(diǎn),提供一種合成工藝條件簡(jiǎn)便的合成方法,投料采用一次全部加入法,就大大簡(jiǎn)化了工藝流程,另方面在原料中加入一定比例的磺化苯酚,使合成出來(lái)的樹(shù)脂具有較多的磺酸基數(shù)目,而不需經(jīng)多次磺化,制得的產(chǎn)品具有優(yōu)良的抗高溫、耐飽和鹽水的降失水性能。
下面是本發(fā)明的合成方法。
將下述原料(單位為摩爾):
尿素0.3~0.4
苯酚0.45~0.60
磺化苯酚0.45~0.55
亞硫酸鈉0.4~0.5
甲醛1.6~1.9
水170~215(毫升)
全部加入反應(yīng)器中,在攪拌下加熱至110~140℃,回流2~3小時(shí),樹(shù)脂粘度增大,即停止反應(yīng),出料,產(chǎn)物的PH=9。
磺化尿-酚醛樹(shù)脂(Sup)的泥漿性能數(shù)據(jù)列于表一和表二。
本發(fā)明的合成方法簡(jiǎn)便,所合成的樹(shù)脂具有較高的分子量(2×104),有較合適的〔-SO-3〕基含量和〔〕基含量。因此這種樹(shù)脂具有抗高溫耐飽和鹽水的優(yōu)良性能,是石油工業(yè)鉆采高鹽深井的理想泥漿降失水劑。
1、一種以尿素、苯酚、亞硫酸鈉、甲醛和水等為原料制作的石油深井耐高溫泥漿降失水劑磺化尿-酚醛樹(shù)脂方法,其特征是原料中加進(jìn)磺化苯酚,并采用一步法合成。
2、如權(quán)利要求1所述配方,其特征是各原料的比例為:
尿素0.3~0.4(摩爾)
苯酚0.45~0.60
磺化苯酚0.45~0.55
亞硫酸鈉0.4~0.5
甲醛1.6~1.9
水170~215(毫升)
3、如權(quán)利要求1、2所述方法,其特征是將所有原料一次加入進(jìn)行反應(yīng)制得,在攪拌下反應(yīng)溫度控制為110~140℃,回流反應(yīng)時(shí)間2~3小時(shí),產(chǎn)物的PH=9。