一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂及其制备方法。主要解决了深井、超深井中的钻井液抗温、抗盐、高温老化后粘度保留率低的问题。该降滤失剂的组分及配比按重量份数如下：N-乙烯基己内酰胺8～39份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20～100份、丙烯酸20～50份、N，N-2甲基丙烯酰胺10～45份、水100～200份；具体制备方法是将酸性单体用氢氧化钠中和，控制体系pH值在7.0～11.0，再加入非离子性单体搅拌至溶解，以氧化-还原引发体系为引发剂，在分子量调节剂的存在下进行水溶液聚合而成，反应温度为25～60℃，反应时间为4～6h，得到的胶状产物在烘干、粉碎后得到聚合物降滤失剂。该水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂，在260℃高温高压老化后能降低钻井液滤失量50-80%。
【专利说明】一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂及其制备方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田化学钻井【技术领域】中一种降滤失剂，尤其是一种水基钻井液用抗 高温抗盐聚合物降滤失剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水基钻井液用聚合物类降滤失剂，大部分是以乙烯基磺酸盐和乙烯基氨基化合物 这两类单体聚合而成的。此类聚合物大致包括乙烯基磺酸盐单体及其衍生物，如：2_丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)和乙烯基氨基化合物单体及其衍生物，如：丙烯酰胺（AM)。 目前，国内外已有很多与水基钻井液用AMPS和AM类聚合物高温高压降滤失剂相关的 文献报道和商业产品。文献报道如：马喜平等研制的聚合物降滤失剂，在钻井液中热稳定性 好，抗温抗盐能力强，用该降滤失剂处理的钻井液200°C高温老化后其滤失量仍然较低（重 庆科技学院学报（自然科学版），2013,15 (2) :123-125)。美国专利US5789349公开了一种 含有可控交联聚合物降失水剂的改进型水基钻井液体系，具有较好的热稳定性，其中可控 交联聚合物是由丙烯酰胺、含有磺酸基的单体、阴离子型的非磺酸基单体以及一定浓度的 交联剂共聚而成，抗温可达到200°C。商业产品如：国外贝克休斯公司的KEMSEAL，MI公司 的DURAL0N和菲利普斯石油公司的DRISCAL-D。国内河南辉县恒生助剂有限公司的HS600、 HS300等产品。上述聚合物降滤失剂至少包含有AMPS和AM这两种单体，其分子结构可分为 线型和交联型两种。其作用机理主要为：聚合物分子中引入了有抗盐水化作用的磺酸基团 和有强吸附作用的酰胺基团，促使聚合物分子与黏土颗粒吸附。从而增厚了黏土颗粒表面 的水化膜，有助于防止黏土大颗粒的形成，保持了钻井液中细颗粒的含量，使钻井液容易形 成较为致密的泥饼，从而达到降滤失的目的。 但是现有的聚合物降滤失剂基本可以满足200°C以内的钻井需求，无法解决在超高温 条件下，尤其是深井、超深井中的钻井液抗温、抗盐、高温老化后粘度保留率低的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明在于克服【背景技术】中存在的问题，而提供一种水基钻井液用抗高温抗盐聚 合物降滤失剂及其制备方法。该水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂，在260°C高温高 压老化后能降低钻井液滤失量50-80%，能满足超高温或高盐环境下的安全钻井施工的需 要。同时本发明还提供了该聚合物降滤失剂的制备方法。 本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合 物降滤失剂，其组分及配比按重量份数如下：N-乙烯基己内酰胺8?39份、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸20?100份、丙烯酸20?50份、N，N-2甲基丙烯酰胺10?45份、水 100 ?200 份。 一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂的制备方法，包括以下步骤： (1)将100?200份水加入反应釜，依次加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20?100 份、丙烯酸20?50份，用碱中和至pH = 7. O?11. 0,再加入N-乙烯基己内酰胺8?39份 和N，N-2甲基丙烯酰胺10?45份，充分搅拌至溶解； (2) 通入氮气30分钟后，在搅拌条件下加入0. 01?0. 6份分子量调节剂，0. 1?1. 5 份氧化-还原引发剂，聚合反应温度为25?60°C，维持反应时间为4?6h，最后得到胶状 物质； (3) 将胶状物质经过破碎、烘干、粉碎后即得聚合物降滤失剂。 所述的氧化-还原引发剂中，氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵和双氧水中的一种，还原剂 为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、氯化亚铁和硫酸亚铁中的一种；所述的分子量调节剂为异丙醇 或十-烧基硫醇。 本发明与上述【背景技术】相比较可具有如下有益效果：该水基钻井液用抗高温抗盐聚合 物降滤失剂产品水溶性好，采用水溶液聚合方式制备，反应过程容易控制、操作简单，产品 质量稳定，对环境无污染；既具有较强的降滤失作用，同时具有很强的抗盐能力，可满足井 底温度高于260°C、高盐（饱和盐）环境下的安全钻井施工的需要。本发明产品具有加量 少，可按0.3%?2%的量混入淡水钻井液中使用，并且不增粘。由于分子结构中抗温基团 发挥的作用较强，有力地防止了高温对降滤失剂的降解作用，其吸附基团也较强，有力地防 止了处理剂在高温状态下与黏土颗粒发生解吸附作用，从而使得钻井液在老化后粘度保留 率较高，降滤失剂持续的效果也较长。 【具体实施方式】： 下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明： 实施例1 将四口烧瓶固定在加热装置上，安装搅拌器和回流冷凝管，加入需要量水，在搅拌下将 酸性单体即丙烯酸20g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸83g，搅拌至全部溶解；然后加入氢 氧化钠28g，充分搅拌；然后加入30gN-乙烯基己内酰胺和N，N-2甲基丙烯酰胺40g，搅拌使 其溶解；用质量分数20?40%的氢氧化钠水溶液将体系的pH值调节到8 ;向体系通入高纯 氮气30min后，在搅拌下依次加入相对分子质量调节剂异丙醇5g、引发剂过硫酸铵0. 6g、还 原剂亚硫酸氢钠〇. 3g，搅拌均匀后，将体系加热升温到40°C，反应5小时后得到胶状物，将 胶状物经破碎、烘干、粉碎即得超高温聚合物降滤失剂。 实施例2?7的步骤与实施例1相同，具体反应物及反应条件见表1。 表1反应物质加量及合成条件
【权利要求】
1. 一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂，其组分及配比按重量份数如下： N-乙烯基己内酰胺8?39份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2(T100份、丙烯酸2(T50份、N， N-2甲基丙烯酰胺10?45份、水100?200份。
2. -种权利要求1所述的水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂的制备方法，其特 征在于：包括以下步骤： (1) 将10(T200份水加入反应釜，依次加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2(Tl00份、 丙烯酸20?50份，用碱中和至pH=7. (Til. 0,再加入N-乙烯基己内酰胺8?39份和N，N-2甲 基丙烯酰胺1(T45份，充分搅拌至溶解； (2) 通入氮气30分钟后，在搅拌条件下加入0. 01、. 6份分子量调节剂，0. 1~1. 5份氧 化-还原引发剂，聚合反应温度为25飞0°C，维持反应时间为4~6h，最后得到胶状物质； (3) 将胶状物质经过破碎、烘干、粉碎后即得聚合物降滤失剂。
3. 根据权利要求2所述的一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂及其制备方 法，其特征在于：所述的氧化-还原引发剂中，氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵和双氧水中的 一种，还原剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、氯化亚铁和硫酸亚铁中的一种。
4. 根据权利要求2所述的一种水基钻井液用抗高温抗盐聚合物降滤失剂及其制备方 法，其特征在于：所述的分子量调节剂为异丙醇或十二烷基硫醇。
【文档编号】C09K8/24GK104388061SQ201410513354
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】董振华, 刘永贵, 宋涛, 竹学友, 宋广顺, 马思瑶, 赵亚涛, 宋程 申请人:中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局