一种抗高温抗饱和盐的两性离子降粘剂及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供一种抗高温抗饱和盐的两性离子降粘剂及其制备与应用，以两性离子降粘剂的总重量为100％计，其包含20

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温抗饱和盐的两性离子降粘剂及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及一种抗高温抗饱和盐的两性离子降粘剂及其制备与应用，属于石油工业中的油田化学


技术介绍

[0002]随着石油及天然气需求量的激增，油气开采已经进入到深井、超深井等复杂地质情况的开发阶段。我国深部储层深度普遍超过5000m，目前最深接近9000m，井底温度为180
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260℃，且大多地区存在大段盐膏层。抗高温抗盐钻井液是高温盐膏层钻探的关键技术，对于深层超深层油气资源、地热资源的勘探开发和大陆科学钻探发挥着不可替代的重要作用。越来越高的井底温度以及钻遇盐膏层等苛刻条件对钻井液的抗高温抗盐性能提出了更高的要求。
[0003]在深井和超深井钻井过程中，地层环境复杂多变，为了钻探施工顺利，采用的是高含盐量、高密度的钻井液，这种钻井液粘度大、流变性差、粘土颗粒浓度较高，而且由于高温水化分散又使得钻井液中粘土粒子浓度增加，粘土颗粒之间所形成的网状结构进一步增强从而引起钻井液高温增稠，粘度和切力明显升高，流动性降低，胶凝甚至固化，严重影响钻井液的流变性，钻具阻力增大，容易导致卡钻、机械转速低、井眼失稳、起下钻受阻甚至井塌等危险井下事故的发生。因此，在实际使用过程中通常需要加入降粘剂来调节钻井液的流变性能。
[0004]然而，目前国内所用水基钻井液用降粘剂，如丹宁类、木质素类及聚丙烯酸类降粘剂的抗高温能力不足，高温条件下(≥180℃)容易降解失效，不能满足高温深井及复杂井的钻井要求，且大多数降粘剂的抗盐能力也不足，仅仅适用于低密度泥浆、淡水基浆或者非饱和盐水基浆，高固相含量时无法有效调节流变性，不能满足深部盐膏地层的钻探需求。针对复杂地层中使用的高密度、高盐含量的钻井液还没有合适的降粘剂来改善其流变性能。
[0005]因此，立足于以上研究背景，提供一种适用于高温、高含盐量、高密度的“三高”钻井液体系的降粘剂已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种两性离子降粘剂。
[0007]本专利技术的另一个目的还在于提供以上所述两性离子降粘剂的制备方法。
[0008]本专利技术的又一个目的还在于提供一种钻井液，其中，所述钻井液包含以上所述两性离子降粘剂。
[0009]本专利技术的再一个目的还在于提供以上所述钻井液在深部储层开发中的应用。
[0010]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种两性离子降粘剂，其中，以所述两性离子降粘剂的总重量为100％计，其包含20
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30％的两性降粘聚合物、0.1
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0.3％的表面活性剂以及余量的水；其中，所述两性降粘聚合物是由单体原料经聚合反应制得的，其中，所述单体原料包括氟代有机硅、阳离子纳米木质素、丙烯酰胺或其衍生物类单体、对苯乙烯磺
酸钠及马来酸酐；
[0011]所述氟代有机硅、阳离子纳米木质素、丙烯酰胺或其衍生物类单体、对苯乙烯磺酸钠及马来酸酐的质量比为3
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5:0.5
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1:4
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6:0.5
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1:1
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2。
[0012]本专利技术中，所述阳离子纳米木质素的量以固相含量计算。
[0013]作为本专利技术以上所述两性离子降粘剂的一具体实施方式，其中，所述丙烯酰胺或其衍生物类单体包括丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰胺、N,N
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二乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N
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羟乙基丙烯酰胺及N
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异丙基丙烯酰胺等中的一种或几种的组合。
[0014]作为本专利技术以上所述两性离子降粘剂的一具体实施方式，其中，所述氟代有机硅是采用包括如下步骤的方法制得：
[0015]将含三氟丙基的硅氧烷与有机硅烷混合，对所得混合物进行油浴加热，开启冷凝回流并对混合物进行不断搅拌；
[0016]当加热温度达到设定反应温度时，向混合物中加入氢氧化钾和/或氢氧化钠并于所述反应温度下进行反应，反应结束后得到透明粘稠液体；
[0017]其中，含三氟丙基的硅氧烷与有机硅烷的质量比为1:2
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3，氢氧化钾和/或氢氧化钠的用量为含三氟丙基的硅氧烷和有机硅烷总质量的0.2％
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0.5％。
[0018]作为本专利技术以上所述两性离子降粘剂的一具体实施方式，其中，所述氟代有机硅含有能发生加成反应的官能团；优选地，所述有机硅烷包括氨基硅烷、酰基硅烷、环氧硅烷及乙烯基硅烷中的一种或几种的组合；其中，所述氨基硅烷包括γ
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氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)和/或γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述酰基硅烷包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)；所述环氧硅烷包括γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)；所述乙烯基硅烷包括乙烯基三乙氧基硅烷(A
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151)和/或乙烯基三甲氧基硅烷(A
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171)；
[0019]更优选地，所述有机硅烷为含有可发生加成反应的不饱和基团，如碳碳双键、环氧基团等的有机硅烷；进一步优选地，所述有机硅烷包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三乙氧基硅烷(A
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151)及乙烯基三甲氧基硅烷(A
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171)中的一种或几种的组合。
[0020]本专利技术中，所述氟代有机硅含有能发生加成反应的官能团，所述能发生加成反应的官能团是通过有机硅烷单体中所含有的能发生加成反应的官能团，如KH570及乙烯基硅烷中的碳碳双键、KH560中的环氧基团、KH540及KH550中的氨基等引入氟代有机硅中的；
[0021]当所述能发生加成反应的官能团为不饱和基团，如碳碳双键、环氧基团等时，所述氟代有机硅为不饱和氟代有机硅。
[0022]作为本专利技术以上所述两性离子降粘剂的一具体实施方式，其中，所述含三氟丙基的硅氧烷包括三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷及(3,3,3
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三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷等中的一种或几种的组合。
[0023]作为本专利技术以上所述两性离子降粘剂的一具体实施方式，其中，所述反应温度为120
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130℃，时间为4
‑
6h。
[0024]制备氟代有机硅时，所述含三氟丙基的硅氧烷和有机硅之间发生的反应类似于阴离子本体聚合反应，反应所得产物通过Si
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O
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Si键进行连接，该反应与三氟丙基甲基环三硅氧烷的阴离子本体开环聚合反应具有相同原理；
[0025]其中，所述氢氧化钾和/或氢氧化钠用作引发剂，所述引发剂优选为氢氧化钾。
[0026]作为本专利技术以上所述两性离子降粘剂的一具体实施方式，其中，所述阳离子纳米木质素是采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两性离子降粘剂，其特征在于，以所述两性离子降粘剂的总重量为100％计，其包含20
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30％的两性降粘聚合物、0.1
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0.3％的表面活性剂以及余量的水；其中，所述两性降粘聚合物是由单体原料经聚合反应制得的，所述单体原料包括氟代有机硅、阳离子纳米木质素、丙烯酰胺或其衍生物类单体、对苯乙烯磺酸钠及马来酸酐；所述氟代有机硅、阳离子纳米木质素、丙烯酰胺或其衍生物类单体、对苯乙烯磺酸钠及马来酸酐的质量比为3
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5:0.5
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1:4
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6:0.5
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1:1
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2。2.根据权利要求1所述的两性离子降粘剂，其特征在于，所述丙烯酰胺或其衍生物类单体包括丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰胺、N,N
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二乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N
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羟乙基丙烯酰胺及N
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异丙基丙烯酰胺中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1或2所述的两性离子降粘剂，其特征在于，所述氟代有机硅是采用包括如下步骤的方法制得：将含三氟丙基的硅氧烷与有机硅烷混合，对所得混合物进行油浴加热，开启冷凝回流并对混合物进行不断搅拌；当加热温度达到设定反应温度时，向混合物中加入氢氧化钾和/或氢氧化钠并于所述反应温度下进行反应，反应结束后得到透明粘稠液体；其中，含三氟丙基的硅氧烷与有机硅烷的质量比为1:2
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3，氢氧化钾和/或氢氧化钠的用量为含三氟丙基的硅氧烷和有机硅烷总质量的0.2
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0.5％。4.根据权利要求3所述的两性离子降粘剂，其特征在于，所述氟代有机硅含有能发生加成反应的官能团；优选地，所述有机硅烷包括氨基硅烷、酰基硅烷、环氧硅烷及乙烯基硅烷中的一种或几种的组合；其中，所述氨基硅烷包括γ
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氨丙基三甲氧基硅烷和/或γ
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氨丙基三乙氧基硅烷；所述酰基硅烷包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述环氧硅烷包括γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述乙烯基硅烷包括乙烯基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三甲氧基硅烷；更优选地，所述有机硅烷包括γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。5.根据权利要求3所述的两性离子降粘剂，其特征在于，所述含三氟丙基的硅氧烷包括三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷及(3,3,3
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三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。6.根据权利要求3所述的两性离子降粘剂，其特征在于，所述反应温度为120
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130℃，时间为4
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6h。7.根据权利要求1或2所述的两性离子降粘剂，其特征在于，所述阳离子纳米木质素是采用包括如下步骤的方法制得：将纳米木质素和季铵阳离子盐充分分散于氢氧化钠溶液中，对所得混合物进行水浴加热并不断进行高速搅拌，以使纳米木质素充分改性得到阳离子纳米木质素；其中，所述纳米木质素与氢氧化钠溶液的质量比为1:3
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6，季铵阳离子盐的用量为纳米木质素质量的3
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5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：程荣超，屈沅治，王韧，黄宏军，高世峰，张雁，杨杰，刘路漫，汪奇兵，王建龙，李锐，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：