一种钻井液用无机‑有机聚合物处理剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钻井液用无机‑有机聚合物处理剂，其中，所述处理剂为由磺酸单体、羧酸单体、非离子单体和无机材料在引发剂的作用下聚合形成；且所述无机材料中包含膨润土。本发明专利技术提供的无机‑有机聚合物处理剂在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液和复合盐水钻井液中均具有较强的降滤失作用。它还具有较强的防塌能力，能有效控制泥页岩水化分散、控制粘土造浆，渗透率恢复值高，具有较好的油气层保护效果。且其生产工艺简单、原料来源广，推广前景广阔。本发明专利技术还提供一种钻井液用无机‑有机聚合物处理剂的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻井液用无机-有机单体聚合物处理剂及其制备方法，属于水溶 性高分子材料合成制备

技术介绍
20世纪80年代W来，世界各国钻深井、超深井、复杂井的数量增加，送便对钻井液 技术提出了更高的要求，钻井液技术不仅要满足传统功能的要求，而且还要满足环境、油层 保护和提高钻井速度，降低钻井综合成本等方面的要求，并正朝着经济、安全、高效的目标 发展。原有的钻井液处理剂已不能完全满足钻井液技术发展的需要，世界各国都在努力研 制开发新型钻井液处理剂，W适应钻井液技术发展的需要。 受新型处理剂的限制，我国在钻井液
发展缓慢。尤其是近期提高钻井速 度和保护油气层的呼声越来越高，要想大幅度地提高钻井速度，最大限度地保护油气层，最 终确保油气井的产量，就必须研制适应于钻井新技术和适应于钻井液与完井液发展需要的 新型钻井液处理剂。因此，适时开展新型钻井液处理剂的分子设计及合成研究工作，对开发 新产品和促进钻井液工程技术的进步具有重大意义。 但近几十年来，钻井液处理剂的研究开发主要沿着有机聚合物的固定模式进行， 其耐温抗盐性成为处理剂研制的难点。而若将研发思路放在无机化合物方面，由于无机化 合物的特性使得处理剂将不再面临耐温抗盐的主要问题。在研发含无机物的有机聚合物处 理剂
，专利技术人在先提出了专利申请CN200710180495.0,其中公开了一种无机-有 机单体聚合物钻井液处理剂的制备方法，具体地，W丙帰醜氧了基礙酸、丙帰醜胺、丙帰酸 和娃镇凝胶为原料，W氨氧化钢和碳酸钢调节抑值为9~11，再加入引发剂进行聚合反应， 反应结束得到的大分子聚合物经干燥和粉碎后得到所述处理剂。该处理剂在现场应用中取 得了明显效果，但本领域还需要研发一种改进的和效果更为优异的钻井液用无机-有机聚 合物处理剂及其制备方法。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种钻井液用无机-有机聚合物处理剂，其中，所述处理剂为由 礙酸单体、駿酸单体、非离子单体和无机材料在引发剂的作用下聚合形成；且所述无机材料 中包含膨润±。 在一种具体的实施方式中，所述礙酸单体选自2-丙帰醜胺-2-甲基丙礙酸、2-丙 帰醜氧基-2-甲基丙礙酸、丙帰醜氧了礙酸、2-丙帰醜胺-2-苯基己礙酸和2-丙帰醜胺 十二烷基礙酸，所述駿酸单体选自丙帰酸、甲基丙帰酸、衣康酸和马来酸，所述非离子单体 选自丙帰醜胺、N，N-二甲基丙帰醜胺、异了基丙帰醜胺和丙帰腊。 本专利技术对所述引发剂的种类和用量没有特别地限定，只要能够引发单体混合物聚 合即可，例如，所述引发剂可W为偶氮类引发剂、过氧类引发剂和氧化还原类引发剂中的一 种或多种。优选所述引发剂为包括氧化剂和还原剂的氧化-还原引发体系，其中氧化剂选 自过硫酸钟、过硫酸倭和过硫酸钢，还原剂选自亚硫酸氨钢、亚硫酸钢、硫代硫酸钢、焦亚硫 酸钢、硫酸亚铁和氯化亚铁。 在本专利技术中，所述无机材料中还可W选择地包含娃镇凝胶、裡镇娃酸盐无机凝胶、 铅镇娃酸盐无机凝胶、H聚磯酸铅、海泡石和凹凸棒±等的一种或多种。在一个具体的实施 方式中，所述无机材料中的膨润±占无机材料的总质量的50wt%W上，优选SOwt%W上。 本专利技术还提供一种如上所述处理剂的制备方法，包括如下步骤；1)在含碱的水溶 液中加入无机材料，揽拌均匀后用胶体磨研磨，在温度不超过35C的条件下向研磨后的混 合液中加入礙酸单体和駿酸单体，继续揽拌1分钟~3小时后再向其中加入非离子单体，再 继续揽拌1分钟~5小时后得到反应混合液；2)将步骤1)所得的反应混合液置入聚合用 反应容器中，可选择地继续揽拌1~30分钟，用碱将溶液抑值调至8~11，加入引发剂，并 控制聚合反应的起始温度为35~5(TC，反应2~24小时，得到胶状产物；将所得产物干燥 并粉碎即得所述处理剂。 本专利技术与现有技术相比，不仅优化了加入的无机材料，而且改进了制备钻井液用 无机-有机聚合物处理剂的聚合方法。首先，本专利技术的方法中，无机材料为最先加入，且对 其使用胶体磨研磨后再加入包括所述礙酸单体、駿酸单体和非离子单体的有机单体，从而 可使无机材料在聚合过程中更好地参与反应并尽可能地增加处理剂中无机材料的引入量。 本专利技术中无机材料的引入量为5~25wt%，明显大于相应的现有技术（3. 6~8. 3wt% ); 因而本专利技术在保证所得聚合物性能的基础上大幅降低了聚合物的成本。其次，本专利技术的方 法中，在加入礙酸单体和駿酸单体时体系的温度控制在不超过35°C的条件下，W免有机酸 单体与碱发生中和反应并放热，进而导致有机单体的自聚，并最终影响所得的钻井液用无 机-有机聚合物处理剂的性能。因此，本专利技术中所述方法得到的聚合物处理剂与现有技术 中的处理剂相比，兼具高性能和低成本的优势。 在上述制备方法的一个具体实例中，聚合反应前所使用的原料中所述无机材料占 礙酸单体、駿酸单体、非离子单体和无机材料的总质量的质量百分数为5~25%，优选为 10~20%。如上所述，无机材料使用较多时，可W在提升所得聚合物性能的基础上大幅降 低聚合物的成本。 在上述制备方法中，优选的，步骤1)中礙酸单体、駿酸单体和非离子单体间的物 质的量之比为10~40 ;10~25 ;80~35。另外，优选步骤1)的反应混合液中水的用量为 W控制反应原料的总质量为反应混合液质量的40~60%。 在上述制备方法的一个具体实例中，所述引发剂的用量为礙酸单体、駿酸单体和 非离子单体总质量的0. 2~0. 75wt%，且所述氧化剂与所述还原剂的质量比为1:1~2. 5。 在另一个实例中，步骤1)中所用碱的物质的量与所述駿酸单体和礙酸单体的物质的量之 和的比值为1:0. 9~1. 1，优选为1 ;1。 本专利技术提供的无机-有机聚合物处理剂在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻 井液和复合盐水钻井液中均具有较强的降滤失作用。它还具有较强的防塌能力，能有效控 制泥页岩水化分散、控制粘±造浆，渗透率恢复值高，具有较好的油气层保护效果。且其生 产工艺简单、原料来源广，推广前景广阔。总的说来，专利技术提供的添加剂可满足高温和/或 高盐条件下的安全钻井施工的需要，能够控制水基钻井液高温高压条件下流变性、悬浮稳 定性及滤失量。【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具 体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 本专利技术中使用的膨润±为潍坊鹏翔膨润±有限公司的产品，所用的H聚磯酸铅为 石家庄市昆元化工有限公司的产品，而凹凸棒±产自灵寿县百达通矿产品加工厂。 实施例1~5均为制备本专利技术所得的无机-有机聚合物处理剂。[001引 实施例1 1)将22. 8公斤氨氧化钟和130公斤水加入中和蓋，待完全溶解后加入21公斤膨 润±，揽拌均匀后用胶体磨研磨。将研磨后的混合液加入反应蓋，在温度不超过35C的条件 下慢慢加入48公斤2-丙帰醜胺十二烷基礙酸和18公斤丙帰酸，加完后继续揽拌10~15 分钟。加入55公斤N，N-二甲基丙帰醜胺，加完后继续揽25~30分钟，得到反应混合液； 2)将步骤1)得到的反应混合液加入聚合蓋，揽拌5~10分钟，用质量分数10 %~ 40%的氨氧化钢溶液将体系的抑值调至10. 5。加入0. 6公斤过硫酸钢和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用无机‑有机聚合物处理剂，其特征在于，所述处理剂为由磺酸单体、羧酸单体、非离子单体和无机材料在引发剂的作用下聚合形成；且所述无机材料中包含膨润土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小华，王中华，林永学，王琳，蔡利山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11