【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油田化工，具体涉及一种水基钻井液用无机纳米材料改性聚合物降滤失剂及其制备方法。
技术介绍
1、深层油气藏因为埋藏位置深、井底温度高、矿化和易水化地层多等复杂情况，对钻井液降滤失剂的抗高温、耐盐等性能要求很高。如何在深井的严酷环境中形成低渗透率的高质量滤饼、在减少钻井液滤失量的同时保证其具有良好的抗高温和耐盐性，已经成为当前钻井液用降滤失剂研发的热点和挑战。
2、钻井液用降滤失剂是一类用量大、发展快的油田化学品，对于控制钻井液滤失、维稳井壁、保护油气层具有重要意义。基于聚乙烯主链的共聚物类降滤失剂相较于传统的纤维素类、腐殖酸类、树脂类和淀粉类降滤失剂，不仅具有“一剂多效”、结构可设计的突出优势，而且工艺简单、成本较低，工业化应用前景广阔，受到了人们的广泛关注。
3、cn102174314 a公开了一种有机硅降滤失剂，制备方法如下：将烯基磺酸、烯基酰胺、烯基烷酮和烯基硅烷偶联剂，按一定比例在惰性气氛下进行自由基共聚，反应所得胶状物即为有机硅降滤失剂，该降滤失剂加量为1wt％时，在淡水中200℃老化16h后，flapi＝8.4ml，在4wt％盐水浆中200℃老化16h后flapi＝18.7ml。这种降滤失剂粘度高，可能导致钻井液粘稠、流变性差，影响钻井液的循环流通，不利于实用化。
4、cn112457454 a公开了一种水基钻井液抗高温有机/无机杂化聚合物降滤失剂，制备方法为：将丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基吡咯烷酮，与经乙烯基硅氧烷表面改性的纳米二氧化硅，按一定比例在惰性
5、hui mao等(journal of petroleum science and engineering,2015,129,1-14.)以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、苯乙烯、原硅酸四乙酯和二氧化硅纳米粒子为主要原料，利用反向微乳液聚合和溶胶凝胶方法制备了一种核-壳结构疏水缔合聚合物基二氧化硅纳米颗粒复合材料。经200℃老化16h后，其淡水基浆的高温高压滤失量可降低至20.5ml。该方法合成的复合物中聚合物链与二氧化硅粒子表面的接枝方式，为侧链的羧基与二氧化硅纳米粒子表面的活性羟基脱水缩合，键合效率低且化学稳定性差，高温下易断裂。
6、jingyuan ma等(journal of materials science,2019,54(7):5927-5941.)以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、n-乙烯基吡咯烷酮和经3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷表面改性的二氧化硅纳米颗粒为原料，在水溶液中经自由基聚合法合成有机/无机杂化接枝共聚物paan-sio2。在淡水基浆中添加2wt％的氯化钙，经180℃老化16h后，其flapi＝186ml；添加2wt％的paan-sio2后再老化，flapi降至6ml。该方法合成的接枝聚合物与上述cn112457454 a存在相同的问题，工艺复杂、耗时，不利于工业化大规模生产。
7、白秋月(油田化学,2017,34(01):1-5.)利用n，n-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基吡咯烷酮和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚反应得到了一种耐温耐盐钻井液降滤失剂wb-fla-2。在淡水基浆(5％膨润土+0.3％na2co3+淡水)中加入2wt％wb-fla-2后，150℃老化24h后的api滤失量为7ml，在3.5mpa×150℃条件下的高温高压滤失量为36.1ml；在盐水浆(5％膨润土+0.3％na2co3+淡水+30％nacl)中加入2wt％wb-fla-2，经150℃老化24h前后的api滤失量分别为12.4ml和14.9ml。该方法合成的降滤失剂，其拓扑结构为线性梳形聚合物链，相较于有机/无机杂化聚合物，其抗高温耐盐性能均不足。
8、综上，有机聚合物自身在高温下易降解，抗高温性能差；掺杂烯基硅烷的聚合物粘度大，损害钻井液的流变性；有机/无机杂化共聚物中，依靠侧链基团与二氧化硅纳米粒子表面羟基的化学键合(如酯键、酰胺键等)形成的接枝共聚物，抗高温性能差，结构易被破坏；而现有报道依靠烯基硅烷偶联剂与二氧化硅表面羟基形成si-o-si共价键的“graftthrough”接枝法，虽然键合结构稳固，但反应步骤多、耗时、成本高，不利于工业大规模生产。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂及其制备方法与应用，该纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂具有良好的抗高温耐高盐能力，流变性能良好，且原料廉价、易得，制备工艺简单，易于工业化生产推广。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其原料组成包括：n,n-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸(amps)、二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)、n-乙烯基吡咯烷酮(nvp)、乙烯基硅氧烷五种单体、硅酸钠、引发剂和溶剂；
3、其中，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、n,n-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为(2-6)：(6-8)：(0.5-2)：(1-2)；
4、所述五种单体质量之和占原料总质量的20-40％；
5、所述硅酸钠的质量为所述五种单体质量之和的1wt％-20wt％；
6、所述引发剂的质量为所述五种单体质量之和的0.1-0.5％。
7、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述乙烯基硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
8、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述乙烯基三乙氧基硅烷的质量为所述五种单体质量的1wt％-10wt％。
9、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述硅酸钠包括零水偏硅酸钠、五水合硅酸钠和九水合硅酸钠中的一种或两种以上的组合。
10、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、2,2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐中的一种或两种以上的组合。
11、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、2,2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐中的一种或两种以上的组合。
12、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述溶剂为水。
13、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其原料组成包括：N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基硅氧烷五种单体，以及硅酸钠、引发剂和溶剂；
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述乙烯基硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述乙烯基三乙氧基硅烷的质量为所述五种单体质量的1wt％-10wt％。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述硅酸钠包括零水偏硅酸钠、五水合硅酸钠和九水合硅酸钠中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、2,2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁咪唑
7.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述溶剂为水。
8.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为4：(6-8)：1.5：1；
9.权利要求1-8任一项所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂的制备方法，其包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述保护气体为氮气和/或惰性气体。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述pH调节剂为NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、HCl、H2SO4、CH3COOH和H2C2O4中的一种或两种以上的组合。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述pH调节剂为30％质量浓度的盐酸溶液或氢氧化钠溶液。
13.权利要求1-8任一项所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂于水基钻井液中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其原料组成包括：n,n-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基硅氧烷五种单体，以及硅酸钠、引发剂和溶剂；
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述乙烯基硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述乙烯基三乙氧基硅烷的质量为所述五种单体质量的1wt％-10wt％。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述硅酸钠包括零水偏硅酸钠、五水合硅酸钠和九水合硅酸钠中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、2,2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性聚合物降滤失剂，其中，所述引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、偶氮二...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈沅治，李晨曦，孙金声，武俊华，袁玥辉，王浩辉，黄宏军，刘越，王韧，陆燕，赵汉英，高世峰，任晗，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。