一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方法

2023-06-05 20:17:26

一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方法。主要解決了深井、超深井中的鑽井液抗溫、抗鹽、高溫老化後粘度保留率低的問題。該降濾失劑的組分及配比按重量份數如下：N-乙烯基己內醯胺8～39份、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸20～100份、丙烯酸20～50份、N，N-2甲基丙烯醯胺10～45份、水100～200份；具體製備方法是將酸性單體用氫氧化鈉中和，控制體系pH值在7.0～11.0，再加入非離子性單體攪拌至溶解，以氧化-還原引發體系為引發劑，在分子量調節劑的存在下進行水溶液聚合而成，反應溫度為25～60℃，反應時間為4～6h，得到的膠狀產物在烘乾、粉碎後得到聚合物降濾失劑。該水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑，在260℃高溫高壓老化後能降低鑽井液濾失量50-80%。
【專利說明】一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方 法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及油田化學鑽井【技術領域】中一種降濾失劑，尤其是一種水基鑽井液用抗 高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 水基鑽井液用聚合物類降濾失劑，大部分是以乙烯基磺酸鹽和乙烯基氨基化合物 這兩類單體聚合而成的。此類聚合物大致包括乙烯基磺酸鹽單體及其衍生物，如：2_丙烯 醯胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)和乙烯基氨基化合物單體及其衍生物，如：丙烯醯胺（AM)。 目前，國內外已有很多與水基鑽井液用AMPS和AM類聚合物高溫高壓降濾失劑相關的 文獻報導和商業產品。文獻報導如：馬喜平等研製的聚合物降濾失劑，在鑽井液中熱穩定性 好，抗溫抗鹽能力強，用該降濾失劑處理的鑽井液200°C高溫老化後其濾失量仍然較低（重 慶科技學院學報（自然科學版），2013,15 (2) :123-125)。美國專利US5789349公開了一種 含有可控交聯聚合物降失水劑的改進型水基鑽井液體系，具有較好的熱穩定性，其中可控 交聯聚合物是由丙烯醯胺、含有磺酸基的單體、陰離子型的非磺酸基單體以及一定濃度的 交聯劑共聚而成，抗溫可達到200°C。商業產品如：國外貝克休斯公司的KEMSEAL，MI公司 的DURAL0N和菲利普斯石油公司的DRISCAL-D。國內河南輝縣恒生助劑有限公司的HS600、 HS300等產品。上述聚合物降濾失劑至少包含有AMPS和AM這兩種單體，其分子結構可分為 線型和交聯型兩種。其作用機理主要為：聚合物分子中引入了有抗鹽水化作用的磺酸基團 和有強吸附作用的醯胺基團，促使聚合物分子與黏土顆粒吸附。從而增厚了黏土顆粒表面 的水化膜，有助於防止黏土大顆粒的形成，保持了鑽井液中細顆粒的含量，使鑽井液容易形 成較為緻密的泥餅，從而達到降濾失的目的。 但是現有的聚合物降濾失劑基本可以滿足200°C以內的鑽井需求，無法解決在超高溫 條件下，尤其是深井、超深井中的鑽井液抗溫、抗鹽、高溫老化後粘度保留率低的問題。


【發明內容】

[0003] 本發明在於克服【背景技術】中存在的問題，而提供一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚 合物降濾失劑及其製備方法。該水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑，在260°C高溫高 壓老化後能降低鑽井液濾失量50-80%，能滿足超高溫或高鹽環境下的安全鑽井施工的需 要。同時本發明還提供了該聚合物降濾失劑的製備方法。 本發明解決其問題可通過如下技術方案來達到：一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合 物降濾失劑，其組分及配比按重量份數如下：N-乙烯基己內醯胺8?39份、2-丙烯醯胺 基-2-甲基丙磺酸20?100份、丙烯酸20?50份、N，N-2甲基丙烯醯胺10?45份、水 100 ?200 份。 一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑的製備方法，包括以下步驟： (1)將100?200份水加入反應釜，依次加入2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸20?100 份、丙烯酸20?50份，用鹼中和至pH = 7. O?11. 0,再加入N-乙烯基己內醯胺8?39份 和N，N-2甲基丙烯醯胺10?45份，充分攪拌至溶解； (2) 通入氮氣30分鐘後，在攪拌條件下加入0. 01?0. 6份分子量調節劑，0. 1?1. 5 份氧化-還原引發劑，聚合反應溫度為25?60°C，維持反應時間為4?6h，最後得到膠狀 物質； (3) 將膠狀物質經過破碎、烘乾、粉碎後即得聚合物降濾失劑。 所述的氧化-還原引發劑中，氧化劑為過硫酸鉀、過硫酸銨和雙氧水中的一種，還原劑 為亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、氯化亞鐵和硫酸亞鐵中的一種；所述的分子量調節劑為異丙醇 或十-燒基硫醇。 本發明與上述【背景技術】相比較可具有如下有益效果：該水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合 物降濾失劑產品水溶性好，採用水溶液聚合方式製備，反應過程容易控制、操作簡單，產品 質量穩定，對環境無汙染；既具有較強的降濾失作用，同時具有很強的抗鹽能力，可滿足井 底溫度高於260°C、高鹽（飽和鹽）環境下的安全鑽井施工的需要。本發明產品具有加量 少，可按0.3%?2%的量混入淡水鑽井液中使用，並且不增粘。由於分子結構中抗溫基團 發揮的作用較強，有力地防止了高溫對降濾失劑的降解作用，其吸附基團也較強，有力地防 止了處理劑在高溫狀態下與黏土顆粒發生解吸附作用，從而使得鑽井液在老化後粘度保留 率較高，降濾失劑持續的效果也較長。 【具體實施方式】： 下面將結合具體實施例對本發明作進一步說明： 實施例1 將四口燒瓶固定在加熱裝置上，安裝攪拌器和回流冷凝管，加入需要量水，在攪拌下將 酸性單體即丙烯酸20g、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸83g，攪拌至全部溶解；然後加入氫 氧化鈉28g，充分攪拌；然後加入30gN-乙烯基己內醯胺和N，N-2甲基丙烯醯胺40g，攪拌使 其溶解；用質量分數20?40%的氫氧化鈉水溶液將體系的pH值調節到8 ;向體系通入高純 氮氣30min後，在攪拌下依次加入相對分子質量調節劑異丙醇5g、引發劑過硫酸銨0. 6g、還 原劑亞硫酸氫鈉〇. 3g，攪拌均勻後，將體系加熱升溫到40°C，反應5小時後得到膠狀物，將 膠狀物經破碎、烘乾、粉碎即得超高溫聚合物降濾失劑。 實施例2?7的步驟與實施例1相同，具體反應物及反應條件見表1。 表1反應物質加量及合成條件

【權利要求】
1. 一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑，其組分及配比按重量份數如下： N-乙烯基己內醯胺8?39份、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸2(T100份、丙烯酸2(T50份、N， N-2甲基丙烯醯胺10?45份、水100?200份。
2. -種權利要求1所述的水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑的製備方法，其特 徵在於：包括以下步驟： (1) 將10(T200份水加入反應釜，依次加入2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸2(Tl00份、 丙烯酸20?50份，用鹼中和至pH=7. (Til. 0,再加入N-乙烯基己內醯胺8?39份和N，N-2甲 基丙烯醯胺1(T45份，充分攪拌至溶解； (2) 通入氮氣30分鐘後，在攪拌條件下加入0. 01、. 6份分子量調節劑，0. 1~1. 5份氧 化-還原引發劑，聚合反應溫度為25飛0°C，維持反應時間為4~6h，最後得到膠狀物質； (3) 將膠狀物質經過破碎、烘乾、粉碎後即得聚合物降濾失劑。
3. 根據權利要求2所述的一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方 法，其特徵在於：所述的氧化-還原引發劑中，氧化劑為過硫酸鉀、過硫酸銨和雙氧水中的 一種，還原劑為亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、氯化亞鐵和硫酸亞鐵中的一種。
4. 根據權利要求2所述的一種水基鑽井液用抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑及其製備方 法，其特徵在於：所述的分子量調節劑為異丙醇或十二烷基硫醇。
【文檔編號】C09K8/24GK104388061SQ201410513354
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】董振華, 劉永貴, 宋濤, 竹學友, 宋廣順, 馬思瑤, 趙亞濤, 宋程 申請人:中國石油天然氣集團公司, 大慶石油管理局