鉆井液用增粘包被劑的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆井液用增粘包被劑的生產(chǎn)方法，屬于石油化工【技術(shù)領(lǐng)域】；該增粘包被劑是由丙烯酰胺（AM）、丙烯酸鉀（AAK）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨采用反相乳化聚合方法四元共聚合成，具有良好的增粘包被效果，抗溫性能好，適用于水基鉆井液中，尤其適用于無固相或無粘土相水基鉆井液中，在有機鹽、鉀鹽等鹽水泥漿中表現(xiàn)出較強的增粘包被能力。
【專利說明】鉆井液用增粘包被劑的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油化工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鉆井液用增粘包被劑的生產(chǎn)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鉆井液用包被劑是一種大分子聚合物，在鉆井液中主要起抑制包被作用，隸屬于石油鉆井領(lǐng)域中鉆井液處理劑中水基鉆井液必不可少的組成部分。包被劑抑制泥頁巖水化分散作用機理，普遍認為是聚合物大分子吸附在鉆屑顆粒和井壁粘土礦物表面，形成包被(包裹粘土顆粒)，阻止和減弱自由水分子與鉆屑和井壁周圍的粘土礦物相接觸，這在一定程度上減弱了粘土的水化膨脹，而且這種包被膜又能減緩鉆屑顆粒由于機械碰撞而發(fā)生的破碎，促使粘土顆粒不再分散成更細小顆粒。 [0003]無固相(含無粘土相)水基鉆井液體系當前已經(jīng)越來越多應(yīng)用于保護儲層的鉆井作業(yè)過程中，因為其不含有坂土或固相，減少了鉆井液體系中粘土或固相顆粒對儲層空隙的傷害，而普遍受到歡迎。該鉆井液體系中，不僅需要加入包被劑或抑制劑，為了增加粘切和攜帶能力還必須加入增粘劑，本發(fā)明產(chǎn)品鉆井液用增粘包被劑，可以同時起到對鉆井液液相增粘和對鉆屑包被的效果，可以降低材料使用量。
[0004]反相乳化聚合法是上世紀40年代末，Harkins提出了關(guān)于乳液聚合的定性理論后發(fā)展起來的。反相乳液聚合是以非極性液體如烴類溶劑為連續(xù)相(油相)，單體溶于水為分散相(水相)，借助乳化劑將分散相(水相)分散于連續(xù)相(油相)中，形成“油包水”(w/ο)型乳液進行聚合。反相乳液聚合為水溶性單體提供了一個具有高聚合速率和高相對分子質(zhì)量聚合產(chǎn)物的聚合方法。反相乳液聚合是Vandcrhoff等在1962年進行的,他們以有機溶劑為介質(zhì)，首先進行了水溶性單體的反相乳液聚合并發(fā)現(xiàn):反相乳液聚合與溶液聚合相比具有許多優(yōu)點，如聚合速率高、得到的膠乳通過調(diào)節(jié)體系的PH值或加入乳化劑等方法可使聚合物迅速地溶于水，比粉末型聚合物的應(yīng)用更加方便。從此反相乳液聚合作為常規(guī)乳液聚合的一個補充，得到迅速發(fā)展。
[0005]反相乳液法生產(chǎn)的聚合物與水溶液聚合法生產(chǎn)的聚合物相比，相對分子質(zhì)量高且分布窄，殘余單體少，聚合反應(yīng)中粘度小，易散熱也易控制，宜于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]經(jīng)文獻檢索，國內(nèi)也有聚合物乳液強包被劑研究:輝縣市航天化工一廠魯鄭成、郭明等公開了一種鉆井液用聚合物的生產(chǎn)方法(201110243063.6)，具體步驟為:將2-甲-2-丙烯酰氧丙基磺酸溶于水中，再將等摩爾的氫氧化鈉加水，攪拌溶解并降溫，二者混合后加入適量的丙烯酰胺和丙烯酸，攪拌溶解，在通氮情況下將混合液升溫至35°C，然后加入占丙烯酰胺和丙烯酸總質(zhì)量0.05~0.08%的引發(fā)劑，攪拌均勻后再通氮一定時間，在35°C恒溫條件下反應(yīng)8~10小時，將得到的凝膠狀產(chǎn)物剪切造粒、烘干，即得到鉆井液用聚合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明鉆井液用增粘包被劑的生產(chǎn)方法是采用了反相乳液聚合的聚合方法，選擇來源廣泛、抗溫、抗鹽能力好的反應(yīng)單體，由引發(fā)劑和加入單體含量控制共聚物分子量，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品分子量范圍相對集中，有效純度高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣來實現(xiàn)的:
一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，由丙烯酰胺(AM)、丙烯酸鉀(AAK)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨四元共聚合成，其生產(chǎn)步驟如下:第一步，在反應(yīng)釜中將油相與乳化劑混合為第一組溶液，將參與反應(yīng)的水在另一容器中用碳酸鈉和氫氧化鉀進行預(yù)處理，調(diào)節(jié)PH值7至9，都攪拌20-30分鐘；
第二步，在第一步之后將丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)加入第一組溶液混合為第二組溶液；
第三步，在第一步之后丙烯酸鉀(AAK)、環(huán)氧丙基三甲基氯化加入預(yù)處理后的水中組成第三組溶液，攪拌20-30分鐘；
第四步，在第三步之后將將第三組溶液混入第二組溶液，攪拌20-30分鐘；
第五步，在第四步之后緩慢加入引發(fā)劑，持續(xù)通入N2,攪拌2-4小時；
第六步，在第五步之后停止通入N2，降至常溫后加入無水乙醇沉淀出固體，烘干粉碎即可得到鉆井液用增粘包被劑。
[0009]以上反應(yīng)過程中第一步至第四步反應(yīng)溫度25°C -35 °C ;第五步反應(yīng)溫度500C -750C ;第六步烘干溫度75°C _90°C。第一步至第五步攪拌器轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/min-2000轉(zhuǎn) /min。
[0010]上述的丙烯酰胺(AM)、丙烯酸鉀(AAK)、2-丙烯酰胺基_2_甲基丙烷磺酸(AMPS)、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨各組分按重量份配比依次為10份-15份、10份-15份、5份-10份、3份-5份。
[0011]上述油相為煤油、甲苯、白油、環(huán)己烷、a-烯烴中的一種或一種以上混合物，重量份配比為30份-35份。
[0012]上述乳化劑為SP-80與0P-4混合物，重量份配比為3份-5份，SP-80:0P-4=1:0.05至 1:0.1。
[0013]上述述過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、過硫酸鉀、亞硫酸鈉中的一種或一種以上混合物，重量份配比為0.5份-1份。
[0014]上述述預(yù)處理水重量份配比為14份-38.5份，碳酸鈉重量配比為0.5份-1份?！揪唧w實施方式】
[0015]本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)上述本發(fā)明的技術(shù)方案和實際情況來確定具體的實施方式。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0016]實施例1:鉆井液用增粘包被劑的生產(chǎn)
第一步，在5方的反應(yīng)釜中將1.2噸油相與0.2噸乳化劑混合為第一組溶液，將參與反應(yīng)的I噸水在另一容器中用0.04噸碳酸鈉和0.02噸氫氧化鉀進行預(yù)處理，調(diào)節(jié)pH值7至9，都攪拌30分鐘；
第二步，在第一步之后0.4噸將丙烯酰胺(ΑΜ)、0.4噸2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)加入第一組溶液混合為第二組溶液；
第三步，在第一步之后0`.6噸丙烯酸鉀(ΑΑΚ)、0.12噸環(huán)氧丙基三甲基氯化加入預(yù)處理后的水中組成第三組溶液，攪拌30分鐘；
第四步，在第三步之后將將第三組溶液混入第二組溶液，攪拌30分鐘；
第五步，在第四步之后緩慢加入0.04噸引發(fā)劑，持續(xù)通入N2,攪拌3小時，引發(fā)劑加入時間和持續(xù)通入N2時間均為3小時；
第六步，在第五步之后停止通入N2,降至常溫后加入0.5噸無水乙醇沉淀出固體，烘干粉碎即可得到鉆井液用增粘包被劑。
[0017]以上反應(yīng)過程中第一步至第四步反應(yīng)溫度25°C -35 °C ;第五步反應(yīng)溫度550C -650C ;第六步烘干溫度80°C _90°C。第一步至第五步攪拌器轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/min-2000轉(zhuǎn) /min。
[0018]實施例2:
對實施例1所得產(chǎn)品進行理化性質(zhì)測量，所得數(shù)據(jù)如表1:
(I)分子量測定:粘度法測相對分子量(粘均分子量M η )，用烏式粘度計，測高分子稀釋溶液的特性粘數(shù)[rI ]，根據(jù)Mark-Houwink公式[η ] = kM α，從文獻或有關(guān)手冊查出k、α值，計算出聞分子的分子量。
[0019](2)表觀粘度:稱量實施例1制備產(chǎn)品4.0g加入400ml蒸餾水中，邊加邊攪拌，攪拌速度8000-10000轉(zhuǎn)/min，使之分散均勻，然后繼續(xù)攪拌30分鐘，在25±3°C下養(yǎng)護24小時，攪拌5min后，按SY/T5621的規(guī)定測其表觀粘度。
[0020](3)抗溫性測定:稱量實施例1制備產(chǎn)品4.0g加入400ml蒸餾水中，邊加邊攪拌，攪拌速度8000轉(zhuǎn)每分鐘至10000轉(zhuǎn)每分鐘，使之分散均勻，然后繼續(xù)攪拌30分鐘，同樣配制6份，分別在100°C、120°C、140°C、160°C、180°C下熱滾16h，按SY/T5621的規(guī)定測其表觀粘度，測量其表觀粘度降低與常溫時相比降低率不大于5%即為可抗該溫度。
[0021]表1 鉆井液用增粘包被劑的性能
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，由丙烯酰胺、丙烯酸鉀、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨四元共聚合成，其特征在于: 第一步，在反應(yīng)釜中將油相與乳化劑混合為第一組溶液，將參與反應(yīng)的水在另一容器中用碳酸鈉和氫氧化鉀進行預(yù)處理，調(diào)節(jié)PH值7-9，都攪拌20-30分鐘； 第二步，在第一步之后將丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸加入第一組溶液混合為第二組溶液； 第三步，在第一步之后丙烯酸鉀、環(huán)氧丙基三甲基氯化加入預(yù)處理后的水中組成第三組溶液，攪拌20-30分鐘； 第四步，在第三步之后將將第三組溶液混入第二組溶液，攪拌20-30分鐘； 第五步，在第四步之后緩慢加入引發(fā)劑，持續(xù)通入N2,攪拌2-4小時； 第六步，在第五步之后停止通入N2，降至常溫后加入無水乙醇沉淀出固體，烘干粉碎即可得到鉆井液用增粘包被劑。
2.以上反應(yīng)過程中第一步至第四步反應(yīng)溫度25°C_35°C;第五步反應(yīng)溫度50°C -75°C；第六步烘干溫度75°C -90°C。
3.第一步至第五步攪拌器轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/min-2000轉(zhuǎn)/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，其特征在于所述的丙烯酰胺、丙烯酸鉀、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨各組分按重量份配比依次為10份-15份、10份-15份、5份-10份、3份-5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，其特征在于所述油相為煤油、甲苯、白油、環(huán)己烷、α-烯烴中的一種或一種以上混合物，重量份配比為30份-35份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，其特征在于所述乳化劑為SP-80與0Ρ-4的混合物，重量份配比為3份-5份，SP-80:0Ρ-4=1:0.05至1:0.I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，其特征在于所述過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、過硫酸鉀、亞硫酸鈉中的一種或一種以上混合物，重量份配比為0.5份_1份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物乳液強包被劑及其配制方法，其特征在于所述預(yù)處理水重量份配比為13.5份-37.5份，碳酸鈉重量配比為0.5份-1份。
【文檔編號】C08F2/32GK103724517SQ201310642267
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】馮建建, 王茂仁, 王晨 申請人:克拉瑪依市金鑫科技有限公司