一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于钻井技术领域，具体涉及一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂是以N,N

【技术实现步骤摘要】
一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于钻井
，具体涉及一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代石油工业的迅猛发展和对石油需求量的不断增加，钻遇地层日趋复杂，钻遇深井、超深井越来越多，有些井底温度甚至达到200℃及以上，这对现代钻井工艺技术提出了巨大挑战。
[0003]降滤失剂作为钻井液最重要的处理剂之一，对保证安全、快速、高效钻井起着重要作用。而高温高压的深井井下环境会使普通钻井液降滤失剂出现高温交联、高温降解、高温增稠等问题，从而使其滤失性和流变性失去控制，所以，普通的钻井液降滤失剂已不能满足深井、超深井的钻井需要，因此，抗高温钻井液降滤失剂的研发已成为本领域最核心的内容。
[0004]现有的抗高温降滤失剂主要分为天然/天然改性高分子化合物和合成聚合物类降滤失剂。天然/天然改性高分子化合物类降滤失剂（主要包括纤维素、淀粉、腐殖酸及其改性产物）主要用于钻遇井底温度不超过180℃的深井，因此其使用范围受到限制。而聚合物类降滤失剂是通过不饱和或环状的碳键相互加成得到的，一般以－C－C－键作为共聚物分子的主链，单体上的功能性基团一般在共聚物的侧链上。在共聚物高分子中，－C－C－键的断裂需要很高的能量，即使环境温度很高，也不易发生断裂。因此，此类降滤失剂的主链较其他类型的降滤失剂更加稳定，抗高温能力更强。
[0005]但是，现有技术中，为使聚合物降滤失剂在高温高盐条件下起到较好的降滤失作用，必须加大其用量，但由于其相对分子量较高，加大用量后同样会带来钻井液体系粘度增加使其流变性不易控制的问题。
[0006]目前较好的高温高压降滤失剂有磺化酚醛树脂(SMP
‑
1和SMP
‑
2)，基本可以满足200℃以内淡水钻井的需要，但不能满足超高温条件下的盐水和饱和盐水高温高压降滤失量和流变性的要求，同时其结构不易控制，滤失剂性能不够稳定。
[0007]梳型共聚物的支链与主链通过官能团进行连接，以梳子形状组织起来，通过体积效应和电性排斥，可以增大主链刚性，不容易纠缠卷曲，促进规则的大分子链伸展，这些特征使梳型共聚物具有特殊的固态性能和液态性能；梳型聚合物具备更大的水动力体积及排斥作用，增黏、抗盐能力强，降滤失剂效果好，加量低，在抗高温高钙降滤失剂方面具有更大的前景，与此同时，梳状聚合物较低的分子量在运用于钻井液的时候，不会大幅度的增加钻井液的粘度，从而避免了市面上的高分子量的降滤失剂造成的钻井液粘度增大的问题，以及由此引发的一系列工程运用中的资源损失。
[0008]中国专利技术专利CN201810525580.4公开了一种梳型结构两性离子聚合物降滤失剂及其制备方法，该降滤失剂由2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸，聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯，N,N
‑
二甲基丙烯酰胺，二甲基二烯丙基氯化铵这四种单体共聚而成，具有较高的抗温抗盐效果
以及优良的降滤失性能，但该共聚物分子量过大，作为降滤失剂加入钻井液后使钻井液粘度增加，极大妨碍了钻井液的流动，降低了钻井效率，造成人员和资源的浪费。
[0009]中国专利技术专利CN202110906630.5公开了一种钻井泥浆膨润土抗温抗盐梳型聚合物降滤失剂，由丙烯酰胺基烷基苯磺酸、丙烯酰胺基烷基苯磺酸盐表面活性剂、N
‑
氧代烃基丙烯酰胺和丙烯腈为聚合单体进行聚合反应得到，同样具有不错的抗温抗盐性能，但该共聚物由各单体枝接而成，除了同样带有的分子量过大的问题，这篇文献中的单体选择也不尽如人意，缺少两性离子的配合，会使其综合性能大打折扣。
[0010]总的来说，上述两件专利均存在单体较多，分子量不可控，同时聚合单体的选择不够好，在高温下酰胺基的水解作用仍然会使其性能降低，尤其是存在钙、镁等高价金属离子时，长期稳定性仍然没有解决。就结构而言，始终以链状为主的聚合物处理剂在热稳定性和剪切稳定性方面仍然存在缺陷，高温老化前后钻井液的黏度和切力变化大，给钻井液处理维护带来困难。还有聚合物结构不可设计等缺点。
[0011]相比之下，嵌段共聚物降滤失剂可通过设计聚合物结构及调控分子量以对其流变性能及降滤失性能进行调节，能给根据具体用途设计合适的结构。同时可控的梳型聚合物可均匀吸附在黏土表面，具有更好的保护胶体稳定性的作用，因而表现出良好的降滤失效果。

技术实现思路

[0012]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂及其制备方法。
[0013]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂，其特征在于，结构如下所示：。
[0014]本专利技术还提供一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂的制备方法，以N,N
‑
二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸钠为原料采用嵌段聚合的方式共聚而成。
[0015]合成反应式如下所示：
进一步的，具体包括以下步骤：S1. 取所述N,N
‑
二甲基二烯丙基氯化铵和所述对苯乙烯磺酸钠溶于蒸馏水中并搅拌均匀，得到混合溶液Ⅰ；S2. 向所述混合溶液Ⅰ中加入催化剂并搅拌均匀，得到混合溶液Ⅱ；S3. 在保护气氛围下加热至反应温度，向所述混合溶液Ⅱ中加入引发剂进行反应，得到包含产物的混合溶液Ⅲ。
[0016]进一步的，还包括以下步骤：S4. 向所述混合溶液Ⅲ中加入四氢呋喃终止反应，得到胶状物Ⅳ；S5. 向胶状物Ⅳ中加入沉析剂提取产物，将提取得到的产物浸泡于有机溶剂中除杂；S6. 将除杂完毕的产物置于索氏提取器中进行提纯，提纯结束后进行干燥，得到所述二元梳状共聚物抗温抗盐降滤失剂。
[0017]进一步的，步骤S1中，所述N,N
‑
二甲基二烯丙基氯化铵和所述对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为1~1.5: 1~1.5，所述混合溶液Ⅰ中，单体总质量浓度为10%~35%。
[0018]所述单体指的是所述N,N
‑
二甲基二烯丙基氯化铵和所述对苯乙烯磺酸钠。
[0019]进一步的，步骤S2中，所述催化剂选自溴化铜和2
‑
2联二吡啶的混合物，二硫代苯甲酸酯或三硫代碳酸酯中的一种；和/或，步骤S2中，所述催化剂的加量为单体总质量的0.8%~1.2%。
[0020]进一步的，所述混合物中，溴化铜和2
‑
2联二吡啶的摩尔比为0.8~1.2:2.5~3.5。
[0021]进一步的，步骤S3中，所述保护气包括氮气或惰性气体，所述反应温度为50~120℃，所述引发剂选自2
‑
溴异丁酸乙酯，偶氮二异丁腈和α
‑
溴代异丁酸酯中的一种，反应时间为5~7小时；和/或，步骤S3中，所述引发剂的加量为单体总质量的0.8%~1.2%。
[0022]进一步的，步骤S4中，所述四氢呋喃的加量为单体总质量的8%~15%；和/或，步骤S5中，所述沉析剂选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂，其特征在于，结构如下图所示：。2.一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，以N,N
‑
二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸钠为原料采用嵌段聚合的方式共聚而成。3.根据权利要求2所述的一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1. 取所述N,N
‑
二甲基二烯丙基氯化铵和所述对苯乙烯磺酸钠溶于蒸馏水中并搅拌均匀，得到混合溶液Ⅰ；S2. 向所述混合溶液Ⅰ中加入催化剂并搅拌均匀，得到混合溶液Ⅱ；S3. 在保护气氛围下加热至反应温度，向所述混合溶液Ⅱ中加入引发剂进行反应，得到包含产物的混合溶液Ⅲ。4.根据权利要求3所述的一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：S4. 向所述混合溶液Ⅲ中加入四氢呋喃终止反应，得到胶状物Ⅳ；S5. 向胶状物Ⅳ中加入沉析剂提取产物，将提取得到的产物浸泡于有机溶剂中除杂；S6. 将除杂完毕的产物置于索氏提取器中进行提纯，提纯结束后进行干燥，得到所述二元梳状共聚物抗温抗盐降滤失剂。5.根据权利要求3所述的一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述N,N
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二甲基二烯丙基氯化铵和所述对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为1~1.5: 1~1.5，所述混合溶液Ⅰ中，单体总质量浓度为10%~35%。6.根据权利要求3所述的一种二元梳型共聚物抗温抗盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王权阳，周成华，李洁丞，伏松柏，蔡静，张珍，李振，陈仕仪，曾成，文科，
申请(专利权)人：中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，
类型：发明
国别省市：