一种抗高温降滤失剂及其制备方法和一种水基钻井液技术

本发明专利技术提供了一种抗高温降滤失剂及其制备方法。本发明专利技术严格控制制备条件，得到由多种单体共聚而成的聚合物，由于该聚合物形成过程的统计特性，形成了该降滤失剂分子量不均一的特性即分子量多分散性，极大的提高了在高温条件下钻井液的流变性能和抗温抗盐能力；并且抗高温降滤失剂分子结构中还含有苯环，比线性分子链具有更强的刚性，增强了分子链的刚性性能，提高了所述降滤失剂的热稳定性，提高了所述降滤失剂在钻井液中的抗温性能。本发明专利技术还提供了包含所述抗高温降滤失剂的水基钻井液；本发明专利技术提供的降滤失剂在淡水基浆中200℃高温条件下仍能保持良好的降滤失性，在复合盐水基浆中160℃高温条件下也能保持良好的降滤失性。

A high temperature resistant filtrate reducer and its preparation method and a water-based drilling fluid

The invention provides a high temperature resistant filtrate reducer and a preparation method thereof. The invention strictly controls the preparation conditions and gets the polymer formed by a variety of monomers. Because of the statistical characteristics of the formation process of the polymer, the molecular weight heterogeneity of the filtrate reducer is formed, which greatly improves the rheological properties and the resistance to temperature and salt of the drilling fluid under high temperature. Moreover, the molecular structure of the anti high temperature filtrate loss agent also contains benzene ring, which has stronger rigidity than linear molecular chain, enhances the rigidity of the molecular chain, improves the thermal stability of the filtrate reducer, and improves the temperature resistance of the filtrate reducer in the drilling fluid. The invention also provides water based drilling fluid containing the anti high temperature loss reducing agent; the filtrate loss agent provided by the invention can still maintain good filtrate loss under the condition of high temperature of 200 C in fresh water base pulp, and can maintain good filtrate loss under the condition of high temperature at 160 centigrade in the composite brine base slurry.

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温降滤失剂及其制备方法和一种水基钻井液
本专利技术涉及石油钻井液
，尤其涉及一种抗高温降滤失剂及其制备方法和一种水基钻井液。
技术介绍
钻井液质量是决定整个钻井工程能否成功的关键，钻井液技术的高低也是衡量钻井水平高低的重要指标。随着石油勘探开发技术的不断发展，油气的勘探开发逐渐转向超深地层。在深井和超深井勘探开发过程中，钻遇的地层越来越复杂，对钻井液性能的要求更苛刻。在钻井过程中随着井深的增加，井下温度会越来越高，压力也会越来越大，温度和压力的改变都会对水基钻井液流变性的稳定性产生影响，流变性稳定的钻井液对于钻井过程的顺利进行至关重要。为了确保深井钻井工程的顺利进行，深井水基钻井液必须具有高温稳定性。降滤失剂是钻井液的重要组成部分，降滤失剂高温稳定性的优劣直接决定钻井液的高温稳定性。目前，油田钻井过程中使用的降滤失剂种类较多，但其耐温能力差，在深井、超深井作业过程中尤为明显，在较高温度下现有的降滤失剂极易容易分解，降滤失效果减弱；如果在含盐条件下，降滤失剂高温分解的情况更为严重。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种抗高温降滤失剂及其制备方法和一种水基钻井液，本专利技术提供的降滤失剂具有优异的高温稳定性，从而提高了钻井液的高温稳定性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种抗高温降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：提供共聚单体水溶解液；所述共聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈；采用碱性pH值调节剂调节所述共聚单体水溶解液的pH值至8～9，得到碱性单体溶解液；将所述碱性单体溶解液与氧化型引发剂、还原型引发剂、分子量调节剂混合，进行聚合反应，得到凝胶产物；干燥所述凝胶产物，得到抗高温降滤失剂。优选的，所述共聚单体水溶解液中丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、丙烯腈和水的质量比为(310～330)：(310～330)：(140～160)：(230～260)：(130～160)：(130～160)。优选的，所述分子量调节剂的质量为碱性单体溶解液中共聚单体总质量的0.05～0.2％；所述分子量调节剂包括硫代乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸和甲酸钠中的一种或多种。优选的，所述氧化型引发剂的质量为碱性单体溶解液中共聚单体总质量的1～2％；所述氧化型引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和过氧化氢中的一种或多种。优选的，所述还原型引发剂的质量为碱性单体溶解液中共聚单体总质量的1～2％；所述还原型引发剂包括亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、亚硫酸钾和硫代硫酸钠中的一种或多种。优选的，所述聚合反应的温度为60～65℃，聚合反应的时间为5～7h。优选的，所述干燥后抗高温降滤失剂的含水率≤15wt％。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的抗高温降滤失剂；所述抗高温降滤失剂的重均分子量为5～300万；所述抗高温降滤失剂具有式I所示结构式：式I中，x：y：z：m：n＝(31～33)：(23～26)：(14～16)：(31～33)：(13～16)。本专利技术提供了一种水基钻井液，包括水基浆液和降滤失剂，所述降滤失剂为上述技术方案所述抗高温降滤失剂；所述抗高温降滤失剂的质量为钻井液总质量的1～5％。优选的，以质量份计，所述水基浆液包括3～4份钠膨润土，0.25份无水碳酸钠和100份水。本专利技术提供了一种抗高温降滤失剂的制备方法，首先提供共聚单体水溶解液；所述共聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈；再采用碱性pH值调节剂调节所述共聚单体水溶解液的pH值至8～9，得到碱性单体溶解液后，将所述碱性单体溶解液与分子量调节剂、氧化型引发剂、还原型引发剂混合，进行聚合反应，得到凝胶产物；干燥所述凝胶产物，得到抗高温降滤失剂。本专利技术采用所限定的共聚单体结合碱性pH值调节剂的作用，在氧化型引发剂、还原型引发剂和分子量调节剂的作用下，得到由多种单体共聚而成的聚合物，由于该聚合物形成过程的统计特性，形成了该降滤失剂分子量不均一的特性即分子量多分散性，极大了提高了在高温条件下钻井液的流变性能和抗温抗盐能力；并且抗高温降滤失剂分子结构中还含有苯环，比线性分子链具有更强的刚性，增强了分子链的刚性性能，提高了所述降滤失剂的热稳定性，提高了所述降滤失剂在钻井液中的抗温性能。实施例的结果表明，本专利技术提供的降滤失剂在淡水基浆中200℃高温条件下仍能保持良好的降滤失性，在复合盐水基浆中160℃高温条件下也能保持良好的降滤失性。附图说明图1为实施例1得到的抗高温降滤失剂的红外光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种抗高温降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：提供共聚单体水溶解液；所述共聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈；采用碱性pH值调节剂调节所述共聚单体水溶解液的pH值至8～9，得到碱性单体溶解液；将所述碱性单体溶解液与氧化型引发剂、还原型引发剂、分子量调节剂混合，进行聚合反应，得到凝胶产物；干燥所述凝胶产物，得到抗高温降滤失剂。在本专利技术中，如无特殊说明，所述制备方法中采用的原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品即可。在本申请中，如无特殊说明，所述制备方法中涉及到原料的用量时，单位质量的基准是相同的。本专利技术提供共聚单体水溶解液。在本专利技术中，所述共聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈。在本专利技术中，所述共聚单体水溶解液中丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、丙烯腈和水的质量比优选为(310～330)：(310～330)：(140～160)：(230～260)：(130～160)：(130～160)，进一步优选为(320～325)：(320～330)：(150～160)：(250～260)：(140～160)：(140～160)，更优选为320:320:160:250:150:150。在本专利技术中，所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的用量少，原料丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈的成本低且来源广泛。在本专利技术中，所述共聚单体水溶解液的制备方法优选包括将丙烯酸、丙烯酰胺和水混合，得到初级溶解液；在所述初级溶解液中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈，在水浴条件下混合溶解，得到共聚单体水溶解液。在本专利技术中，所述丙烯酸、丙烯酰胺和水的混合优选在搅拌条件下进行；本专利技术对所述搅拌的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的搅拌方式以能实现溶解即可；在本专利技术的实施例中，所述搅拌的速率优选为300rpm，搅拌的时间优选为30min。在本专利技术中，所述混合溶解过程中水浴条件优选自室温升温至60℃后保温30min。本专利技术采用分步溶解共聚单体的方式，促进各单体充分溶解。得到共聚单体水溶解液后，本专利技术采用碱性pH值调节剂调节所述共聚单体水溶解液的pH值至8～9，得到碱性单体溶解液。在本专利技术中，所述碱性pH值调节剂优选包括氢氧化钾或氢氧化钠；所述碱性pH值调节剂优选以碱性pH值调节剂溶液的形式提供；所述碱性pH值调节剂溶液的质量分数优选为15％。在本专利技术中，所述碱性pH值调节剂溶液优选以滴加的方式添加；本专利技术对所述碱性pH值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗高温降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：提供共聚单体水溶解液；所述共聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈；采用碱性pH值调节剂调节所述共聚单体水溶解液的pH值至8～9，得到碱性单体溶解液；将所述碱性单体溶解液与氧化型引发剂、还原型引发剂、分子量调节剂混合，进行聚合反应，得到凝胶产物；干燥所述凝胶产物，得到抗高温降滤失剂。

【技术特征摘要】
1.一种抗高温降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：提供共聚单体水溶解液；所述共聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和丙烯腈；采用碱性pH值调节剂调节所述共聚单体水溶解液的pH值至8～9，得到碱性单体溶解液；将所述碱性单体溶解液与氧化型引发剂、还原型引发剂、分子量调节剂混合，进行聚合反应，得到凝胶产物；干燥所述凝胶产物，得到抗高温降滤失剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共聚单体水溶解液中丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、丙烯腈和水的质量比为(310～330)：(310～330)：(140～160)：(230～260)：(130～160)：(130～160)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂的质量为碱性单体溶解液中共聚单体总质量的0.05～0.2％；所述分子量调节剂包括硫代乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸和甲酸钠中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化型引发剂的质量为碱性单体溶解液中共聚单体总质量的1～2％；所述氧化型引发剂包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵宁，张怀科，于培志，安玉秀，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11