一種含環(huán)氧樹脂微球的鉆井液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種含環(huán)氧樹脂微球的鉆井液，屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油勘探工作的發(fā)展及開采難度的不斷增大，各種新的鉆井工藝被越來越廣 泛的采用，如深井、超深井、叢式井、大位移井、大斜度定向井和水平井等。在運些鉆井過程 中，避免卡鉆、降低鉆具扭矩、減少鉆柱磨損成為急需解決的問題之一。在鉆井液中加入潤 滑劑可有效降低卡鉆等事故的發(fā)生概率，對鉆井工程的順利進行、降低成本、提高效率具有 良好的作用。
[0003] 加入潤滑劑可提高鉆井液潤滑性。潤滑劑可分為液體潤滑劑和固體潤滑劑，液體 潤滑劑是W液體的形式起到防卡、增加泥餅潤滑性、在鋼鐵巖石表面形成憎水膜等，包括 油、表面活性劑、脂肪酸、高級醇等。液體潤滑劑在包裝、運輸和儲存往往存在許多的限制， 不便在偏遠地區(qū)和交通不便地區(qū)使用；混油的潤滑劑容易污染環(huán)境，且易影響測井；特別 是遇到高溫地層時，常規(guī)的液體潤滑劑容易失效，抗溫性能差，易隨鉆井液的濾失而損失。
[0004] 固體潤滑劑是相對于液體潤滑劑來說的，W固體的形式加入到鉆井液中，具有運 輸便利、無巧光、潤滑性能好等優(yōu)點。目前所用的鉆井液用固體潤滑劑按照潤滑機理主要有 W下兩種： 陽0化](1)石墨類，潤滑機理主要靠層間的滑動。石墨是碳的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶 格，原子呈層狀排列。同一層晶面上碳原子間的距離為〇.142nm，相互之間是共價鍵結(jié)合； 層與層之間的距離為0. 34nm，原子間呈分子鍵結(jié)合，層與層之間的作用力很小故很容易在 層間發(fā)生相對滑動，從而起到很好的減磨作用。石墨粉作為潤滑劑具有抗高溫、無巧光、降 摩阻效果明顯、加量小、對鉆井液性能無不良影響等特點。加入到鉆井液后能牢固地吸附 (包括物理和化學(xué)吸附）在鉆具和井壁巖石表面，從而改善摩擦接觸面之間的摩擦狀態(tài)，起 到降低摩阻的作用。
[0006] (2)圓形球狀體，類似于細小滾珠。潤滑機理是存在于鉆柱與井壁之間，將滑動 面之間的面接觸變成點接觸，將滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，從而大幅度降低扭矩和阻力，防 止粘附卡鉆，主要包括玻璃微球和塑料微球。玻璃微球成分為玻璃體，主要成分為二氧化 娃，表面光滑，本體密度在2. 6g/cm3,由于本體密度較大，為了不引起鉆井液中密度較大的 變化，一般都采用3M公司的中空玻璃微珠。例如，張雪娜，康萬利等人在"中空玻璃微珠 低密度鉆井液性能探討，鉆井液與完井液，2007, 24化）：75-77"中記載：將玻璃微珠加入 到鉆井液中，可W很大程度地降低鉆井液對鉆桿的摩擦阻力，使鉆頭迅速下鉆，提高機械鉆 速，并且減少鉆頭磨損。陳德銘，劉亞元等在"二連油田水平井鉆井液技術(shù)，鉆井液與完井 液，2006, 23巧）：70-73"中記載：在里海地區(qū)油井的實驗中使用了直徑小于0. 9mm的玻璃微 珠，添加量為5~20kg/m3,使提升鉆桿所需的力矩減小了 30%。 陽007] 玻璃微珠的缺點是內(nèi)部中空，殼層成分為玻璃體，性脆，在打鉆過程中極易破碎， 一般用于下套管時使用，而不能用于常規(guī)鉆井中。塑料微球主要為苯乙締與二乙締苯的共 聚物，初性強，具有無毒、無巧光、可回收利用等特點。它耐酸、耐堿、不溶于水和油類，在鉆 井液中呈惰性，可與水基和油基的各種類型鉆井液匹配，是一種高效潤滑劑，近年來發(fā)展很 快。
[0008] 石墨為天然礦物材料，玻璃微珠由于脆性大，在打鉆過程中無法應(yīng)用，鉆井液用固 體潤滑劑研究主要集中在塑料微球方面，塑料微球的初性越好、抗溫性越高，在鉆井液中應(yīng) 用潛力越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種含環(huán)氧樹脂微球的鉆井液，由于環(huán)氧樹脂微球可 將鉆具與井壁的面摩擦轉(zhuǎn)化為點摩擦，因此潤滑性好，可有效避免粘附卡鉆現(xiàn)象。尤其適用 于下套管和斜井段鉆進時使用。
[0010] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的含環(huán)氧樹脂微球的鉆井液中，所述環(huán)氧樹脂微球的粒 徑在10-500 μ m可調(diào)，優(yōu)選在60-150 μ m可調(diào)，在鉆井液中的含量為1-10重量％。鉆井液 可W為常規(guī)水基鉆井液。
[0011] 本發(fā)明還提供所述含環(huán)氧樹脂微球鉆井液的制備方法，包括：在攬拌狀態(tài)下向配 制好的水基鉆井液中加入1-10重量％的環(huán)氧樹脂微球，微球的粒徑搭配根據(jù)現(xiàn)場使用情 況調(diào)整。
[0012] 在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述環(huán)氧樹脂微球的制備方法如下：
[0013] (1)將環(huán)氧樹脂、稀釋劑和固化劑攬拌均勻后作為油相溶液。
[0014] 所述稀釋劑可W選自丙酬、甲苯、二甲苯、醋酸乙醋和醋酸下醋中的至少一種，用 量為環(huán)氧樹脂的10-20重量％ ;也可W選自下基縮水甘油酸、1，4-下二醇二縮水甘油酸、乙 二醇二縮水甘油酸、苯基縮水甘油酸、C12-14脂肪縮水甘油酸和新戊二醇二縮水甘油酸中 的至少一種，用量為環(huán)氧樹脂的10-30重量％ ;
[0015] 固化劑可W選自有機酸酢、Ξ氣化棚及絡(luò)合物、脂肪二胺、多胺、芳香族多胺和雙 氯雙胺中的至少一種，用量為環(huán)氧樹脂的5-50重量％。
[0016] (2)將分散劑和乳化劑溶解在蒸饋水中作為水相溶液。
[0017] 所述分散劑可W選自黃原膠、明膠、阿拉伯樹膠、簇甲基纖維素、聚乙締基化咯燒 酬、徑乙基纖維素和聚乙締醇中的至少一種，用量為水相溶液的0. 5-8重量％，優(yōu)選為1-3 重量％。所述乳化劑可W選自十二烷基橫酸鋼、十二烷基苯橫酸鋼、十二烷基硫酸鋼、司班 80、司班60和0P-10中的至少一種，用量為水相溶液的0. 01-1. 0重量％，優(yōu)選為0. 1-0. 3 重量％。
[001引 做將油相與水相混合，升溫固化得到所述環(huán)氧樹脂微球；優(yōu)選油相與水相的質(zhì) 量比為1:2~1:10,更優(yōu)選為1:5~1:7。
[0019] 具體操作為：室溫下將水相注入帶有冷凝回收管的Ξ 口燒瓶，攬拌條件下將油相 加入到水相中，繼續(xù)攬拌比后，將Ξ口燒瓶水浴加熱至40~100°C，優(yōu)選50~90°C，然后 反應(yīng)5~24小時，優(yōu)選8~18小時后結(jié)束實驗。整個反應(yīng)過程中應(yīng)不間斷攬拌，攬拌速度 控制在200~1000化/min,優(yōu)選350~80化/min,抽濾烘干即得所述環(huán)氧樹脂微球。
[0020] 發(fā)明效果
[0021] (1)用該方法制備的環(huán)氧樹脂微球粒徑均勻，圓形度好，表面光滑。粒徑可W通過 調(diào)整分散劑用量和攬拌速度進行控制； 陽〇巧 似制備出的微球抗溫、抗壓、抗研磨性好，抗腐蝕，適合于油田鉆井特殊的應(yīng)用環(huán) 境。將其用于鉆井液潤滑性好，可有效防止粘附卡鉆。
【附圖說明】
[0023] 圖1為玻璃微珠原始顯微形態(tài)。
[0024] 圖2為玻璃微珠用手研磨10下后的顯微形態(tài)。
[00巧]圖3為環(huán)氧樹脂微球原始顯微形態(tài)。
[00%] 圖4為環(huán)氧樹脂微球用手研磨10下后的顯微形態(tài)。
【具體實施方式】
[0027] 制備例1
[0028] (1)將40g環(huán)氧樹脂、4g二甲苯和3. 5g 1，5-戊二胺攬拌溶解均勻后得到油相溶 液；
[0029] 似將2g明膠和0. 02g十二烷基硫酸鋼加入到盛有200ml蒸饋水的Ξ 口燒瓶中， 攬拌溶解得到水相溶液；
[0030] (3)將攬拌速度設(shè)定為20化/min,將油相溶液加入到水相溶液中，攬拌反應(yīng)比，然 后升溫至40 °C反應(yīng)1她；
[0031] (4)用真空抽濾裝置將所述乳液進行固液分離，固相烘干后即得平均粒徑為 370 μ m的環(huán)氧樹脂微球。
[0032] 制備例2
[0033] (1)將46g環(huán)氧樹脂、9g下基縮水甘油酸和23g雙氯雙胺攬拌溶解得到油相溶液；
[0034] (2)將8g聚乙締醇和0. 4g十二烷基苯橫酸鋼加入到盛有400ml蒸饋水的Ξ 口燒 瓶中，攬拌溶解得到水相溶液；
[0035] (3)將攬拌速度設(shè)定為50化/min,將油相溶液加入到水相溶液中，攬拌反應(yīng)比，然 后升溫至50 °C反應(yīng)化。
[0036] (4)用真空抽濾裝置將所述乳液進行固液分離，固相烘干后即得平均粒徑為 106 μ m的環(huán)氧樹脂微球。
[0037] 制備例3
[003引 （1)將46g環(huán)氧樹脂、llg醋酸下醋和23g對苯二胺攬拌溶解得到油相溶液；
[0039] (2)將9g明膠和0. 4g十二烷基苯橫酸鋼加入到盛有400ml蒸饋水的Ξ 口燒瓶中， 攬拌溶解得到水相溶液；
[0040]