一種鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井工程鉆井液、完井液用抗高溫聚合物增粘劑及其制備方法， 屬于石油鉆井化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國油氣田勘探開發(fā)已從常壓、較高壓、中高滲均質(zhì)砂巖等良好油氣地質(zhì)條 件，逐漸過渡到了低壓、低滲、高溫、低產(chǎn)等復(fù)雜地質(zhì)條件。復(fù)雜油氣藏能否有效開發(fā)的關(guān)鍵 往往在于油氣層保護技術(shù)的有效性，因為其直接關(guān)系到該類復(fù)雜油氣井的壽命和產(chǎn)量。鉆 完井過程中，希望在產(chǎn)層內(nèi)采用無粘土水基鉆井液、完井液體系，以實施油氣層保護技術(shù)， 但常規(guī)無粘土水基鉆井液、完井液體系的抗溫能力不尚，一般在120°C左右，在引入有機鹽 后，其耐溫能力一般也不超過150°C，這已不能滿足開發(fā)高溫低壓油氣藏的技術(shù)要求，嚴重 制約了我國高溫低壓油氣藏的高效開發(fā)。
[0003] 無粘土水基鉆井液體系的密度一般是通過可溶性鹽來調(diào)整，而其流變性和失水造 壁性等則主要通過聚合物來調(diào)節(jié)，因此無粘土鉆井液體系往往是以聚合物增粘劑為主劑來 構(gòu)建的，高溫無粘土鉆井液體系研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)是研選高效抗溫聚合物增粘劑。
[0004] 目前，一般的聚合物增粘劑在溫度多120°C時，會產(chǎn)生高溫降解或減效，進而導(dǎo)致 體系性能的顯著降低。因此，研制新型抗溫聚合物增粘劑，是開發(fā)高溫無粘土水基鉆井液完 井液體系的關(guān)鍵技術(shù)。
[0005] 中國專利文件CN103113518A(【申請?zhí)枴?01310061721. 9)公開了鉆井液增粘劑及 其制備方法，將不同離子類型的水溶性單體和疏水單體混合，進行聚合反應(yīng)，從而制備得到 兩性疏水締合型水溶性鉆井液增粘劑。本發(fā)明提供的鉆井液增粘劑結(jié)構(gòu)上同時帶有兩性離 子基團，可以有效的吸附或橋連粘土粒子，具有良好的增粘效果；同時離子型水溶性單體利 用親水性離子基團可以在保證高分子水溶性的前提下，大幅度提高聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)疏水單元 的含量；而離子型疏水單體單元的引入，可以通過疏水締合作用來保證增粘劑在高溫高鹽 條件下的增粘作用和降失水作用。但是，該鉆井液增粘劑雖然可耐受較高溫度，但是增粘效 果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種抗溫能力強，增粘性能好，同時兼有一定降 濾失作用的聚合物增粘劑及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑，是由烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯通過共聚 反應(yīng)得到，該增粘劑的重均分子量為1200, 000-1500, 000。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯的質(zhì)量比為（140-195): (30-68) ： (0. 3-3. 5) 〇
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的烯基磺酸是乙烯基磺酸、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺 酸或2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的烯基酰胺是N，N-二乙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯 酰胺或乙烯基己內(nèi)酰胺。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的烯基苯是苯乙烯、苯二乙烯或二乙烯基苯。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的重均分子量為 1300, 000-1400, 000。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，上述鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的制備方法，包括步驟如下：
[0015] (1)將烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯加入到溶劑中，加入表面活性劑并用堿調(diào)節(jié) pH至 6-12 ;
[0016] (2)通氮氣，加入引發(fā)劑，于20-130°C反應(yīng)溫度下，反應(yīng)0? 5-10h，分出溶劑，干燥， 粉碎，即得。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（1)中所述的溶劑為水、乙醚、丙酮、乙醇或1，1，1-三氯 乙烷；
[0018] 優(yōu)選的，烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯的質(zhì)量比為（155-185) : (42-55): (0. 7-2. 5)，烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯的總質(zhì)量占加入溶劑后總質(zhì)量的6-20%，更優(yōu)選 7-12% ；
[0019] 優(yōu)選的，所述的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉，表面活性劑 的加入量為烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯總質(zhì)量的〇. 05-3%，更優(yōu)選0. 5-2wt% ;
[0020] 優(yōu)選的，所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水；
[0021] 優(yōu)選的，調(diào)節(jié)pH至6-9。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（2)中所述的反應(yīng)溫度為50-90°C，反應(yīng)時間為2_6h;
[0023] 優(yōu)選的，所述的引發(fā)劑是過氧化苯甲酰、過氧化氫、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸 銨、亞硫酸氫鈉或偶氮二異丁腈，引發(fā)劑的加入量為烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯總質(zhì)量的 0? 05-0. 8 %，更優(yōu)選 0? 05-0. 5 % ;
[0024] 優(yōu)選的，干燥溫度為100_150°C，更優(yōu)選100_120°C;
[0025] 優(yōu)選的，粉碎至粒度為10-80目，更優(yōu)選20-60目。
[0026] 本發(fā)明的原理：
[0027] 本發(fā)明的抗高溫聚合物增粘劑的作用機理主要有：（1)抗高溫聚合物增粘劑分子 中含有疏水側(cè)鏈，可在高溫下產(chǎn)生締合，可產(chǎn)生良好的高溫增稠現(xiàn)象并具有很好的抗高溫 性能；（2)抗高溫聚合物增粘劑分子中合理的疏水側(cè)鏈含量而且可適度的微交聯(lián)，在常溫 下具有優(yōu)良增粘性能。
[0028] 本發(fā)明的有益效果：
[0029] 1、本發(fā)明的抗高溫聚合物增粘劑具有很好的抗高溫性能，增粘效果顯著?？箿啬?力達180°C，在低粘土鉆井液（3wt%粘土含量）中抗溫能力達230°C，該增粘劑分子在高溫 下可產(chǎn)生締合作用，會導(dǎo)致出現(xiàn)高溫增稠現(xiàn)象，使鉆井液具有優(yōu)良的高溫流變性，同時具有 良好的降濾失作用。
[0030] 2、本發(fā)明的抗高溫聚合物增粘劑制備方法簡單，原料廉價易得。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明實施例1制得的鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的1H-NMR譜圖。
[0032] 圖2為本發(fā)明實施例1制得的鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的紫外譜圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
[0034] 實施例1 :鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的制備
[0035] 向裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計和加熱裝置的四口燒瓶中，加入200mL蒸餾 水，邊攪拌邊加入2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸7. 88g、N-乙烯基己內(nèi)酰胺8. 34g，二乙烯 基苯0. 26g和十二烷基硫酸鈉SDS0. 17g，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH= 7. 0,通氮氣驅(qū)氧30min，邊 攪拌邊加熱至溫度為60°C，加入過氧化苯甲酰0. 04g，反應(yīng)6h;將反應(yīng)釜中粘稠液體120°C 烘干、粉碎過20目樣品篩，即得抗高溫聚合物增粘劑。
[0036] 本實施例制得的鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的粘均分子量約為125萬。
[0037] 實施例2 :鉆井液用抗高溫聚合物增粘劑的制備
[0038] 向裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計和加熱裝置的四口燒瓶中，加入200mL蒸餾 水，邊攪拌邊加入2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸9.