一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂及其制备方法，处理剂按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺30～35、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸0.5～0.7、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2.5～3.5、纯碱2～3和层状混合金属氢氧化物0.5～0.7，余为去离子水。丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合‑水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和其它添加剂置于捏合机中进行改性。制备包括配料、聚合‑水解反应、捏合改性、烘干、造粒、磨粉、筛分、检验和包装过程。本发明专利技术将金属聚合物同水溶性高分子聚合物结合在一起，使其具有正电胶的优点和水溶性高分子聚合物的特点。本发明专利技术制备过程条件缓和，对环境无污染，设备投资少，生产费用低。

【技术实现步骤摘要】
一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂及其制备方法
本专利技术属于油田化学品
，涉及一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂及其制备方法。
技术介绍
在钻井工程中因钻井液护壁堵漏失误引发的事故频繁发生，在勘探石油、天然气矿床时钻孔漏失尤为严重，因此，钻井液是钻探工程中的关键环节。随着钻井深度与难度的逐渐加大，钻井液在保障安全、优质、快速钻探中起着越来越重要的作用。复合金属离子聚合物钻井液处理剂是用于改善和稳定钻井液性能，满足钻井需要而加入的化学添加剂，是钻井液的核心组分，很少的加入量就能对钻井液性能改善产生极大影响。公开号为CN102965085A中国专利申请公开一种“植物胶复合金属离子聚合物钻井液处理剂及其制备方法，是将刨花楠木材经过清洗除杂、刨片、干燥、细粉碎和清除粗纤维过程，得到刨花楠植物胶，再将其与膨润土、碳酸钠、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素搅拌混合均匀，制得植物胶复合金属离子聚合物钻井液处理剂”。该专利申请将植物胶复合金属离子聚合物钻井液处理剂应用于钻井工程领域，抑制能力强，降滤失效果好。但是该项技术需要天然材料，由于采集困难而难以实现规模化产业生产，无法满足钻探工程的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂，改善钻井液流变性、粘性和降失水能力，抑制钻屑造浆能力。本专利技术的另一目的是提供一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂的制备方法。本专利技术的技术方案是：复合金属离子聚合物钻井液处理剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺30～35、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）0.5～0.7、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）2.5～3.5、纯碱2～3和金属聚合物0.5～0.7，余为去离子水；丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合-水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和金属聚合物置于捏合机中进行改性。金属聚合物为层状混合金属氢氧化物，金属为铝、镁。去离子水的电导率为≤20µs/cm。本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂的制备方法，制备过程如下：㈠配料⑴配碱：将去离子水注入配碱釜中，搅拌状态下缓慢加入纯碱，直到全部溶解，加水的量为使纯碱全部溶解，配制成碱液；⑵配料：将丙烯酰胺置于配料罐中加入去离子水，使料液浓度为30～33%（wt）；⑶将碱液转入配料罐，启动循环泵循环30分钟，配制好混合料液。㈡聚合-水解反应⑷打开聚合釜上部的放空阀，启动上料泵将混合料液转入聚合釜中，用空气吹扫管路后关闭进料阀；⑸向聚合釜内入通氮气，通氮气时间为55～65分钟；通氮气流量为60～120m3/h，控制聚合釜压力0.15～0.20MPa；⑹启动搅拌器搅拌，在通入氮气的状态下加入引发剂；加完引发剂后关闭引发剂阀门和放空阀；⑺进行聚合反应，反应时间6小时，控制反应温度60℃～90℃，反应压力0.15～0.20MPa；⑻聚合反应后，保温水解6小时，水解温度为60℃～90℃；通过热水在反应釜的夹套里循环实现保温，循环热水的温度为60℃～90℃。㈢捏合改性⑼用压缩空气将聚合釜内聚丙烯酰胺胶体压入造粒机进行造粒，造粒的物料粒度为2～6㎜；⑽捏合机预热至80±5℃，用输送风机将聚丙烯酰胺颗粒送入捏合机内，依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和金属聚合物进行捏合改性反应；反应时间3小时，反应温度为80±5℃，常压下进行。㈣烘干、造粒、磨粉、筛分、包装⑾将捏合机内胶体物料送入造粒机造粒，物料粒度为2～6㎜；⑿启动干燥机预热至120±5℃，用输送风机将步骤⑾的颗粒物料送入干燥机内进行干燥，干燥温度为120±5℃，干燥时间为4～8小时⒀启动磨粉机，用输送风机将干燥后颗粒输送到磨粉机进行磨粉，磨粉后物料经振动筛进行筛分；⒁对筛分后的筛下产品取样检测，合格后包装。引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，引发剂的用量为丙烯酰胺单体总量的0.1%～0.8%（wt）。氮气的纯度度为99.5%（v）。所述聚合釜为夹套式聚合釜，所述聚合釜的夹套通过循环水泵与热水罐连接成循环回路热，水在反应釜夹套里，与外面的泵和热水罐是循环流动状态。物料脱水烘干后固含量≥90%（wt），产品执行标准：复合金属离子聚合物CMP（Q/HGD09-2014）。化验室检验合格后，采用复合包装袋进行包装，加贴合格证，同时标注生产日期和批号。每袋重量25kg±0.25kg，或根据用户要求进行包装。本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂产品水溶性好，配伍性强。能与各种钻井液添加剂复配使用，可用于各种钻井液体系中，一般加量为0.1～0.3%（wt）。本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂将金属聚合物同水溶性高分子聚合物有机的结合在一起，使其既具有正电胶的优点，又具有水溶性高分子聚合物的特点，改善了钻井液中的流变性、粘性和降失水能力。本专利技术解决了聚合物钻井液与正电胶钻井液各自存在的技术缺陷，同时具有较大的容纳固相的能力和抑制钻屑造浆能力。本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂的制备过程条件缓和，对环境无污染，设备投资少生产费用低。附图说明图1为本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂制备过程的流程示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本专利技术保护的范围。本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺32、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）0.6、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）3.0、纯碱2.5和层状混合金属氢氧化物0.6，余为去离子水，去离子水的电导率为19µs/cm。其中层状混合金属氢氧化物为铝、镁金属的层状混合金属氢氧化物。本专利技术复合金属离子聚合物钻井液处理剂的制备过程如图1所示，包括如下步骤：㈠配料⑴配碱：将计量好的去离子水注入配碱釜中，搅拌状态下缓慢加入纯碱，直到全部溶解，加水的量为使纯碱全部溶解，配制成碱液；⑵配料：将丙烯酰胺置于配料罐中加入去离子水，使料液浓度为31%（wt）；⑶将碱液转入配料罐，启动循环泵循环30分钟，配制好混合料液。㈡聚合-水解反应⑷打开聚合釜上部的放空阀，启动上料泵将混合料液转入聚合釜中，用空气吹扫管路后关闭进料阀；⑸向聚合釜内入通氮气，通氮气时间为60分钟；通氮气流量为100m3/h，控制聚合釜压力0.16MPa，氮气的纯度度为99.5%（v）；⑹启动搅拌器搅拌，在通入氮气的状态下加入引发剂过硫酸铵；引发剂用量为丙烯酰胺单体总量的0。5%（wt），加完引发剂后关闭引发剂阀门和放空阀；⑺进行聚合反应，反应时间6小时，控制反应温度70±5℃，反应压力0.18MPa；⑻聚合反应后，通入热水保温水解6小时，水解温度为70±5℃；聚合釜为夹套式聚合釜，聚合釜的夹套通过循环水泵与热水罐连接成循环回路。通过热水在反应釜夹套里循环实现保温，循环热水的温度为75℃～80℃。㈢捏合改性⑼用压缩空气将聚合釜内聚丙烯酰胺胶体压入造粒机进行造粒，造粒的物料粒度为5㎜；⑽捏合机预热至80±5℃，用输送风机将聚丙烯酰胺颗粒送入捏合机内，依次加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和层状混合金属氢氧化物进行捏合改性反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合金属离子聚合物钻进液处理剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺30～35、2‑ 丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸0.5～0.7、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2.5～3.5、纯碱2～3和金属聚合物0.5～0.7，余为去离子水；丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合‑水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和金属聚合物置于捏合机中进行改性。

【技术特征摘要】
1.一种复合金属离子聚合物钻井液处理剂，按重量百分比其组分包括：丙烯酰胺30～35、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.5～0.7、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2.5～3.5、纯碱2～3和金属聚合物0.5～0.7，余为去离子水；丙烯酰胺、纯碱和水在聚合釜中聚合-水解成聚丙烯酰胺，然后将聚丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和金属聚合物置于捏合机中进行改性；所述金属聚合物为层状混合金属氢氧化物，所述金属为铝、镁。2.根据权利要求1所述的复合金属离子聚合物钻井液处理剂，其特征是：所述去离子水的电导率为≤20µs/cm。3.一种权利要求1所述复合金属离子聚合物钻井液处理剂的制备方法，制备过程如下：㈠配料⑴配碱：将去离子水注入配碱釜中，搅拌状态下缓慢加入纯碱，直到全部溶解，加水的量为使纯碱全部溶解，配制成碱液；⑵配料：将丙烯酰胺置于配料罐中加入去离子水，使料液浓度为30～33%（wt）；⑶将碱液转入配料罐，启动循环泵循环30分钟，配制好混合料液；㈡聚合-水解反应⑷打开聚合釜上部的放空阀，启动上料泵将混合料液转入聚合釜中，用空气吹扫管路后关闭进料阀；⑸向聚合釜内入通氮气，通氮气时间为55～65分钟；控制聚合釜压力0.15～0.20MPa；⑹启动搅拌器搅拌，在通入氮气的状态下加入引发剂；加完引发剂后关闭引发剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尚坤，郭九成，郭杨，高国英，罗前程，刘君君，张宇航，张星，赤颜峰，
申请(专利权)人：河北光大石化有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13