抗高温星形聚合物降滤失剂及其制备方法、水基钻井液技术

本发明专利技术公开一种抗高温星形聚合物降滤失剂及其制备方法、水基钻井液，涉及油田化学技术领域。抗高温星形聚合物降滤失剂包括结构式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(

【技术实现步骤摘要】
抗高温星形聚合物降滤失剂及其制备方法、水基钻井液


[0001]本专利技术涉及油田化学
，特别涉及一种抗高温星形聚合物降滤失剂及其制备方法、水基钻井液。

技术介绍

[0002]随着全球石油需求的不断增加及已探明储量的逐渐开采，油气勘探开发逐步向深层发展，钻遇高温高压地层的概率逐渐增大。钻井实践表明，随着井深的增加，钻井技术难题逐渐增多，井下高温严重影响钻井液性能，特别是流变性和滤失量控制困难，原有的钻井液处理剂和钻井液体系已不能完全满足深井、超深井钻井技术发展的需要，为此，世界各国都在努力研制抗高温钻井液处理剂和钻井液体系。
[0003]在高温超高温水基钻井液降滤失剂方面，国外研究较早，已经形成了比较系列化的成熟工业产品。国内在该方面虽然起步晚，但经过十几年的快速发展，目前抗高温降滤失剂的研究与应用已取得了长足的进步，现有产品基本可以满足高温(200℃以内)钻井的需求，部分产品性能已经达到或超过国际先进水平，并且在应用方面积累了一些成功经验。但仍存在一些问题，如适用于超高温(不低于220℃)钻井液体系的超高温钻井液降滤失剂研究较少，部分具有良好应用效果的降滤失剂产品化较慢，严重制约了我国超高温钻井技术的快速发展。近年来，随着环保意识的日益增强以及工艺成本的增加，对新型抗高温降滤失剂提出了更高的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种抗高温星形聚合物降滤失剂及其制备方法、水基钻井液，旨在解决现有技术的水基钻井液用降滤失剂抗高温性能差、降滤失性能差的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种抗高温星形聚合物降滤失剂，包括如下结构式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(
Ⅴ
)及(
Ⅵ
)所示的星形聚合物中的至少一种：
[0006][0007][0008][0009][0010][0011][0012]其中，式(Ⅰ)中n21、n31、n11的摩尔比为1：1.5：1.3，式(Ⅱ)中n22、n32、n12的摩尔比为1：1：1.5，式(Ⅲ)中n23、n33、n13的摩尔比为1：1.5：2，式(Ⅳ)中n24、n34、n14的摩尔比为1：0.7：0.8，式(
Ⅴ
)中n25、n35、n15的摩尔比为1：2：3，式(
Ⅵ
)中n26、n36、n16的摩尔比为1：0.57：0.29。
[0013]本专利技术进一步提出一种如上所述的抗高温星形聚合物降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S10、将缚酸剂和烯基苯酚加入第一溶剂中混合均匀，再加入六氯环三磷腈进行反应，得大分子引发剂；
[0015]S20、将所述大分子引发剂溶于第二溶剂中，依次向第二溶剂中加入丙烯酰胺、乙烯基磺酸盐单体、乙烯基季铵盐单体，混合均匀后，加热并依次加入氧化剂和还原剂，反应
后加入乙醚形成沉淀，将所述沉淀洗涤后，得抗高温星形聚合物降滤失剂。
[0016]可选地，在步骤S10中，
[0017]所述缚酸剂包括无水碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、乙酸钠中的至少一种；和/或，
[0018]所述烯基苯酚包括3
‑
乙烯基苯酚、4
‑
乙烯基苯酚、对烯丙基苯酚中的至少一种；和/或，
[0019]所述第一溶剂包括四氢呋喃、N
’
N
‑
二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的至少一种。
[0020]可选地，在步骤S10中，
[0021]所述六氯环三磷腈的浓度为0.05～0.5mol/L；和/或，
[0022]所述六氯环三磷腈与所述烯基苯酚的摩尔比为1：(1～15)；和/或，
[0023]所述缚酸剂的浓度为0.1～1mol/L；和/或，
[0024]所述反应温度为60～80℃；和/或，
[0025]所述反应时间为16～30h。
[0026]可选地，在步骤S20中，
[0027]所述乙烯基磺酸盐单体包括2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠和乙烯基磺酸钠中的至少一种；和/或，
[0028]所述乙烯基季铵盐单体包括二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、三甲基乙烯基溴化铵和4
‑
乙烯基苄基三甲基氯化铵中的至少一种；和/或，
[0029]所述第二溶剂包括水或丙酮；和/或，
[0030]所述氧化剂包括过硫酸铵或过硫酸钾；和/或，
[0031]所述还原剂包括亚硫酸氢钠。
[0032]可选地，在步骤S20中，
[0033]所述乙烯基磺酸盐、乙烯基季铵和丙烯酰胺的摩尔比为1：(0.5～3)：(0.5～3)；和/或，
[0034]所述氧化剂和还原剂的摩尔比为1：(0.8～1.3)；和/或，
[0035]所述大分子引发剂的浓度为0.05～0.5mol/L；和/或，
[0036]所述大分子引发剂、所述乙烯基磺酸盐和所述氧化剂的摩尔比为1：(8～15)：(0.01～0.05)；和/或，
[0037]所述加热温度为60～80℃；和/或，
[0038]所述反应时间为10～48h。
[0039]本专利技术进一步提出一种水基钻井液，包括如上所述的抗高温星形聚合物降滤失剂。
[0040]可选地，所述水基钻井液中，所述抗高温星形聚合物降滤失剂的质量百分含量为0.3～5％。
[0041]可选地，所述水基钻井液还包括两性离子聚合物包被剂FA367、磺化酚醛树脂SMP、低荧光磺化沥青DYFT
‑
1、3#白油。
[0042]可选地，所述水基钻井液中，各组分的质量百分含量为：两性离子聚合物包被剂FA367 0.2％～1％、磺化酚醛树脂SMP 0.5％～3％、低荧光磺化沥青DYFT
‑
1 0.5％～3％、3#白油2％～3％。
[0043]本专利技术的技术方案中，提出一种抗高温星形聚合物降滤失剂，包括结构式(Ⅰ)、
(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(
Ⅴ
)及(
Ⅵ
)所示的星形聚合物中的至少一种，上述星形聚合物均为抗高温星形聚合物，具有星型支链，含有丰富的阴离子和阳离子官能团，表现出反聚电解质效应，具有优异的抗盐污染性能，星型聚合物支链结构上基团相互影响，增强高温的稳定性；且支链之间存在的空间位阻作用，也可进一步提高聚合物在高温下的稳定性。同时，在高温作用下，星型聚合物部分链结构破坏，次生结构仍然能够满足需要，在一些条件下降解和交联同时发生时，表现相对分子质量稳定，同时由于分子断裂产生的次生基团，又能保证分子链上基团的有效数量。本专利技术提出的抗高温星形聚合物降滤失剂，抗温可达260℃，滤失量降低率大于70％，可耐30％的NaCl污染，相比于传统的抗高温星形聚合物降滤失剂，性能更加优异。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高温星形聚合物降滤失剂，其特征在于，包括如下结构式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(
Ⅴ
)及(
Ⅵ
)所示的星形聚合物中的至少一种：
其中，式(Ⅰ)中n21、n31、n11的摩尔比为1：1.5：1.3，式(Ⅱ)中n22、n32、n12的摩尔比为1：1：1.5，式(Ⅲ)中n23、n33、n13的摩尔比为1：1.5：2，式(Ⅳ)中n24、n34、n14的摩尔比为1：0.7：0.8，式(
Ⅴ
)中n25、n35、n15的摩尔比为1：2：3，式(
Ⅵ
)中n26、n36、n16的摩尔比为1：0.57：0.29。2.一种如权利要求1所述的抗高温星形聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、将缚酸剂和烯基苯酚加入第一溶剂中混合均匀，再加入六氯环三磷腈进行反应，得大分子引发剂；S20、将所述大分子引发剂溶于第二溶剂中，依次向第二溶剂中加入丙烯酰胺、乙烯基磺酸盐单体、乙烯基季铵盐单体，混合均匀后，加热并依次加入氧化剂和还原剂，反应后加入乙醚形成沉淀，将所述沉淀洗涤后，得抗高温星形聚合物降滤失剂。
3.如权利要求2所述的抗高温星形聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，在步骤S10中，所述缚酸剂包括无水碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、乙酸钠中的至少一种；和/或，所述烯基苯酚包括3
‑
乙烯基苯酚、4
‑
乙烯基苯酚、对烯丙基苯酚中的至少一种；和/或，所述第一溶剂包括四氢呋喃、N
’
N
‑
二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的至少一种。4.如权利要求2所述的抗高温星形聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，在步骤S10中，所述六氯环三磷腈的浓度为0.05～0.5mol/L；和/或，所述六氯环三磷腈与所述烯基苯酚的摩尔比为1：(1～15)；和/或，所述缚酸剂的浓度为0.1～1mol/L；和/或，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孝东，高鑫，杨京华，钟汉毅，朱江林，邱正松，刘云峰，张海荣，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室湛江，
类型：发明
国别省市：