钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，由下列一定重量份的原料组成：丙烯酰胺、烯基磺酸或烯基磺酸盐、丙烯酸、阳离子单体、刚性单体、氢氧化钠、氢氧化钾、分散剂、去离子水、分子量调节剂、引发剂；制备方法：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，溶解后调节溶液pH值，加入分散剂混合后转入反应釜，通氮气除氧加入引发剂引发聚合，反应结束后取出胶状物干燥、粉碎过筛即可。本发明专利技术钻井液降滤失剂分子量可控；能适应复杂的钻井条件，可在水平井、高温深井、盐膏层中使用；钻井液降滤失剂残单低；与其他油田化学品配伍性良好；制备方法简单；成本较低，利于推广。

【技术实现步骤摘要】
钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法
本专利技术涉及一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，属于油田化学钻井液处理剂领域。
技术介绍
钻井过程中钻井液在压力下流经渗透性地层时将发生渗滤，导致钻井液的滤液侵入地层，这个过程通称为“失水”。如果不控制失水，液相体积的减少将使水泥浆密度增加，稠化时间、流变性偏离原设计要求，大量的液体流入地层使水泥浆变得难以泵送，并对地层造成不同程度的伤害，滤液侵入地层不仅会引起泥页岩水化膨胀，严重时导致井壁不稳定和各种井下复杂情况。通常在钻井液中加入降滤失剂，可以改善钻井液的流变性，通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，尽可能降低钻井液的滤失量。随着油气勘探开发向深部地层发展，钻遇的地层越来越复杂，对钻井液性能的要求更苛刻，特别是高密度钻井液高温条件下流变性和滤失量的控制已成为制约钻井液技术发展的主要因素。在高温条件下，现有钻井液处理剂的作用部分或完全丧失，如果是在含盐条件下，这种情况会更严重。因此，围绕超深井钻井的需要，国内外专家和科研人员在抗高温钻井液处理剂方面开展了一系列研究工作，但这些研究主要集中于烯类单体的聚合物方面，且由于该类聚合物的分子结构和分子上基团的局限性，在控制钻井液高温高压滤失量方面还存在不足。为此本专利技术旨在开发一种新的降滤失剂来解决现有技术中高温高压滤失量的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法。其技术方案是：一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，该钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂由下列重量份的原料组成：丙烯酰胺280—340份、烯基磺酸或烯基磺酸盐20—70份、丙烯酸20—55份、阳离子单体20—50份、刚性单体8—20份、氢氧化钠5—35份、氢氧化钾5—35份、分散剂0.5—2份、去离子水420—640份、分子量调节剂0.001—0.05份、引发剂0.001—0.5份；其制备方法是：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，充分溶解后，用氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液pH值，将pH值调节为7.5—7.7之间，然后加入分散剂，充分混合后转入反应釜中，通氮气除氧40—80min，加入引发剂在14—16℃下引发聚合，并通过分子量调节剂调整产品分子量，从而得到合适分子量的产品，反应结束后取出胶状物，将聚合物造粒并进行烘干干燥、粉碎过筛即得该产品。其中，所述烯基磺酸或烯基磺酸盐是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种。所述阳离子单体是二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。所述刚性单体是N-乙烯基吡咯烷酮或N-苄基-3-吡咯烷酮中的一种或多种。所述分散剂是十二烷基甜菜碱或月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种。所述分子量调节剂为异丙醇、甲酸钠中的一种或多种。所述引发聚合的引发体系为复合引发体系，包括偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒二盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈和4,4’-偶氮双、4-氰基戊酸中的一种或多种；氧化还原引发剂为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过硫酸钾、吊白块、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠中的任意两种。所述pH值是采用氢氧化钠和氢氧化钾进行调节，氢氧化钠和氢氧化钾加入量为摩尔比1:1.5。所述烘干干燥的温度为60—90℃；所述粉碎过筛为粉碎后过20—50目筛。本专利技术与现有油田钻井过程中用的降滤失剂相比具有以下特点：（1）本专利技术的钻井液降滤失剂分子量可控，分子量范围20~600万；（2）本专利技术所得产品通过在分子侧链中引入季铵基团及刚性基团，使降滤失剂具有很好的抗温抗盐性能，刚性基团能使降滤失剂在黏土表面形成的水化膜更加致密和厚实，可有效阻碍钙、镁离子的侵入，从而增强其抗盐侵、钙侵的能力。同时季铵基团带有正电荷，能与黏土表面发生静电吸附作用，从而使降滤失剂与黏土表面发生较强吸附作用而达到抗温、抗钙效果。该产品适应更加复杂的钻井条件，可在在水平井、高温深井、盐膏层中使用；（3）本专利技术的的钻井液降滤失剂中引入K+离子，大大减少了钻井液对井壁及地层的伤害，对地层近井地带的黏土矿物起到一定的防膨作用；（4）本专利技术的的钻井液降滤失剂残单低；（5）本专利技术的的钻井液降滤失剂与其他油田化学品配伍性良好；（6）本专利技术操作方法步骤简单，操作工艺简便、易于控制，单体易得，降滤失剂的原料成本较低，利于推广应用。具体实施方式一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，该钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂由下列重量份的原料组成：丙烯酰胺280—340份、烯基磺酸或烯基磺酸盐20—70份、丙烯酸20—55份、阳离子单体20—50份、刚性单体8—20份、氢氧化钠5—35份、氢氧化钾5—35份、分散剂0.5—2份、去离子水420—640份、分子量调节剂0.001—0.05份、引发剂0.001—0.5份；其制备方法是：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，充分溶解后，用氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液pH值，将pH值调节为7.5—7.7之间，然后加入分散剂，充分混合后转入反应釜中，通氮气除氧40—80min，加入引发剂在14—16℃下引发聚合，并通过分子量调节剂调整产品分子量，从而得到合适分子量的产品，反应结束后取出胶状物，将聚合物造粒并进行烘干干燥、粉碎过筛即得该产品。其中，所述烯基磺酸或烯基磺酸盐是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种。所述阳离子单体是二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。所述刚性单体是N-乙烯基吡咯烷酮或N-苄基-3-吡咯烷酮中的一种或多种。所述分散剂是十二烷基甜菜碱或月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种。所述分子量调节剂为异丙醇、甲酸钠中的一种或多种。所述引发聚合的引发体系为复合引发体系，包括偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒二盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈和4,4’-偶氮双、4-氰基戊酸中的一种或多种；氧化还原引发剂为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过硫酸钾、吊白块、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠中的任意两种。所述pH值是采用氢氧化钠和氢氧化钾进行调节，氢氧化钠和氢氧化钾加入量为摩尔比1:1.5。所述烘干干燥的温度为60—90℃；所述粉碎过筛为粉碎后过20—50目筛。实施例1：原料重量份为：丙烯酰胺280，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸56，丙烯酸28，二甲基二烯丙基氯化铵42，N-乙烯基吡咯烷酮14，去离子水546，氢氧化钠10.55，氢氧化钾22.14，十二烷基甜菜碱1.5，偶氮二异丁腈0.3，过硫酸钾0.012，亚硫酸氢钠0.008。具体制备过程是：（1）在混料釜中依次加入丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮和去离子水，充分溶解后，用氢氧化钠或氢氧化钾中和丙烯酸及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，并调节溶液pH值，将pH值调节为7.5—7.7之间，再加入十二烷基甜菜碱，充分混合；（2）通氮气除氧60min，加入引发剂在14~16℃下聚合；（3）反应结束后取出胶状物，将胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，其特征在于：该钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂由下列重量份的原料组成：丙烯酰胺280—340份、烯基磺酸或烯基磺酸盐20—70份、丙烯酸20—55份、阳离子单体20—50份、刚性单体8—20份、氢氧化钠5—35份、氢氧化钾5—35份、分散剂0.5—2份、去离子水420—640份、分子量调节剂0.001—0.05份、引发剂0.001—0.5份；其制备方法是：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，充分溶解后，用氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液pH值，将pH值调节为7.5—7.7之间，然后加入分散剂，充分混合后转入反应釜中，通氮气除氧40—80min，加入引发剂在14—16℃下引发聚合，并通过分子量调节剂调整产品分子量，从而得到合适分子量的产品，反应结束后取出胶状物，将聚合物造粒并进行烘干干燥、粉碎过筛即得该产品。

【技术特征摘要】
1.钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，其特征在于：该钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂由下列重量份的原料组成：丙烯酰胺280—340份、烯基磺酸或烯基磺酸盐20—70份、丙烯酸20—55份、阳离子单体20—50份、刚性单体8—20份、氢氧化钠5—35份、氢氧化钾5—35份、分散剂0.5—2份、去离子水420—640份、分子量调节剂0.001—0.05份、引发剂0.001—0.5份；其制备方法是：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，充分溶解后，用氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液pH值，将pH值调节为7.5—7.7之间，然后加入分散剂，充分混合后转入反应釜中，通氮气除氧40—80min，加入引发剂在14—16℃下引发聚合，并通过分子量调节剂调整产品分子量，从而得到合适分子量的产品，反应结束后取出胶状物，将聚合物造粒并进行烘干干燥、粉碎过筛即得该产品。2.根据权利要求1所述的钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，其特征在于：所述烯基磺酸或烯基磺酸盐是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，其特征在于：所述阳离子单体是二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，孙建波，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37