一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于石油与天然气钻井液中的抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，该流型调节剂由四种单体：N，N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和丙烯酸在一种交联剂作用下，边共聚边交联形成一种空间网状结构分子的共聚交联物胶块，胶块用氢氧化钠溶液中和水解，得到共聚交联物胶粒的磺酸钠盐与羧酸钠盐，经过120℃干燥、粉碎，即制备出共聚交联成的流型调节剂空间网状大分子。本发明专利技术的流型调节剂其结构中含有机磺酸基-CH2SO3-和支链烷基-CH3，既抗高温，又抗高浓度盐，在高温（120℃）和高盐（饱和盐水）下配置的溶液具有较高的粘度，与其它处理剂配伍性良好，制备方法简单，原料易得，成本适中。

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂及其制备方法
本专利技术涉及一种钻井液流型调节剂，具体是一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，属于石油钻井

技术介绍
高密度钻井液可以压住地层，维护井壁稳定防止溢流、井喷等事故的发生，因此，高密度钻井液对于深部地层油气藏的勘探开发有着十分重要意义。但在高温高压井钻井过程中，高密度钻井液的流型调节是一个难题。一方面，由于高密度钻井液中的固相含量高，在高温条件下钻井液的流变性不易调控，难以满足携砂要求，另一方面，高密度钻井液的抗污染能力差，当遇到盐膏层，其流变性容易恶化。为改善高密度钻井液在高温高盐条件下的流变性，常在钻井液中加入抗高温、抗高浓度盐流型调节剂。常规的流型调节剂包括多糖类的，如生物聚合物XC，是由多糖类天然物在单黄胞杆菌酶作用下制取的，其主链上含有醚键-C-O-C-键，在高温下易断裂，其抗高温能力差；另一类是烯基单体共聚物类的，其主链为-C-C-链，抗高温能力强，但其亲水基团为羧基、腈基-CN与酰胺基，这些基团抗盐能力差。因此，亟需提供一种同时具备抗高温、抗高浓度盐性能，在高温高盐条件下可改善高密度钻井液流变性能的流型调节剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸四种单体与一种交联剂共聚交联而成的抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，该流型调节剂在高温高盐条件下可改善高密度钻井液的流变性能，提高传统高密度钻井液的抗高温、抗盐能力，且配伍性能良好。本专利技术的目的还在于提供上述一种流型调节剂的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，是由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸和交联剂按重量比2~3:1~2:1:0.8~1.6:0.02~0.06共聚交联而成；制备时，采用如下步骤：（1）以氢氧化钠和蒸馏水配置成质量浓度40%的氢氧化钠溶液，备用；（2）取丙烯酰胺质量8~12倍的蒸馏水置于反应容器中，依次加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂，充分搅拌1~2小时，使其充分溶解，加入氧化还原引发剂，反应25~35分钟，温度升至90℃，保持1~2小时，自然冷却使温度降至50℃，得共聚交联物胶块，将胶块用造粒机造粒，得共聚物胶粒；（3）将共聚物胶粒与质量浓度40%的氢氧化钠溶液混合，在80℃下不断搅拌，中和水解2~3小时，然后将产物在120℃干燥、粉碎，即制得具有空间网状大分子结构的调节剂；其中，所述交联剂为甲叉基双丙烯酰胺；所述氧化还原引发剂为硫酸亚铁或叔丁基过氧化氢。优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂的重量比为2.93:1.40:1:1.01:0.04。优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂的分子比为1:1:1:1:0.011。本专利技术最优的技术方案如下：所述调节剂是由以下质量配比的原料制备：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸73.8g，N,N-二甲基丙烯酰胺35.3g，丙烯酰胺25.2g，丙烯酸25.2g，交联剂1.0g，氧化还原引发剂0.4g，蒸馏水322.7ml，氢氧化钠55.1g；其制备方法采用如下步骤：（1）取氢氧化钠与蒸馏水82.7ml配成质量浓度40%的氢氧化钠溶液；（2）取蒸馏水240mL，加入容积1升的内衬抗温塑料聚四氟乙烯的反应器内，加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂，以转速100~600r/min充分搅拌1小时，使原料充分溶解后，加入氧化还原引发剂，反应30分钟，温度升至90℃，在该温度保温1小时，自然冷却至50℃，得到共聚交联物胶块，将全部胶块用胶块造粒机造粒，得共聚物胶粒；（3）将共聚物胶粒与步骤（1）配置的氢氧化钠溶液，在80℃下不断搅拌，中和、水解2小时，然后将产物在120℃干燥、粉碎，即制得。本专利技术相对于现有技术的有益效果如下：本专利技术的流型调节剂采用了边共聚边交联的思路进行合成，以四种单体和一种交联剂合成，在交联剂作用下，四种单体边共聚边交联形成一种空间网状结构分子的共聚交联物胶块，胶块用氢氧化钠溶液中和水解，得到共聚交联物胶粒的磺酸钠盐与羧酸钠盐，经过120℃干燥、粉碎，即制备出共聚交联成的流型调节剂空间网状大分子；该流型调节剂其配方及制备方法简单，原料易得，成本适中，由于其结构中含有机磺酸基-CH2SO3-和支链烷基-CH3，因此保证其既抗高温，又抗高浓度盐，在高温（120℃）和高盐（饱和盐水）下配置的溶液具有较高的粘度，用于钻井作业中，与其它处理剂配伍性良好。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本专利技术，并不限制本专利技术的范围。实施例1按如下步骤制备一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂：1、按重量比2.93:1.40:1:1.01:0.04准备四种单体和交联剂原料：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸73.8g，N,N-二甲基丙烯酰胺35.3g，丙烯酰胺25.2g，丙烯酸25.2g，甲叉基双丙烯酰胺1.0g，硫酸亚铁0.4g，蒸馏水322.7ml，氢氧化钠55.1g；2、制备步骤：（1）取氢氧化钠与蒸馏水82.7ml配成质量浓度40%的氢氧化钠溶液；（2）取蒸馏水240mL，加入容积1升的内衬抗温塑料聚四氟乙烯的反应器内，加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉基双丙烯酰胺，以转速100r/min充分搅拌1小时，使原料充分溶解后，加入叔丁基过氧化氢，5分钟后，共聚交联反应开始，反应是放热反应，温度逐步上升，反应30分钟后，温度升至90℃，在该温度保温1小时，自然冷却一小时后温度降低至50℃，得到共聚交联物胶块，将全部胶块用胶块造粒机造粒，得共聚物胶粒；（3）将共聚物胶粒与步骤（1）配置的氢氧化钠溶液，在80℃下不断搅拌，中和、水解2小时，得到共聚交联物磺酸钠盐、羧酸钠盐胶粒，然后将产物在120℃干燥、粉碎，即制得空间网状大分子结构的流型调节剂。对制备得到的流型调节剂在不同体系中的粘度与切力进行测定：（1）测定其在蒸馏水中的粘度与切力：测定步骤为：取350ml蒸馏水，在500-1000rpm下搅拌加入1.75g流型调节剂，然后在11000rpm转速下搅拌20分钟，在六速旋转粘度计上测定此溶液的粘度与切力；（2）测其在4%盐水中的粘度与切力：测定步骤为：取350ml蒸馏水，加入14.0gNaCl，在11000rpm转速下搅拌20分钟，此溶液为4%盐水；准确量取350ml4%盐水，加入3.5g流型调节剂，在11000rpm转速下搅拌20分钟，在六速旋转粘度计上测定此溶液的粘度与切力；（3）测定其在饱和盐水中的粘度与切力：测定步骤如下：取350ml蒸馏水，加入122.5gNaCl，在11000rpm转速下搅拌20分钟，此溶液为饱和盐水；准确量取350ml饱和盐水，加入3.5g流型调节剂，在11000rpm转速下搅拌20分钟，在六速旋转粘度计上测定此溶液的粘度与切力；（4）测定其在100%Weigh3溶液中的粘度与切力：测定步骤如下：取350ml蒸馏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，其特征在于：由2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、N,N‑二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸和交联剂按重量比2~3:1~2:1:0.8~1.6:0.02~0.06共聚交联而成；制备时，采用如下步骤：（1）以氢氧化钠和蒸馏水配置成质量浓度40%的氢氧化钠溶液，备用；（2）取丙烯酰胺质量8~12倍的蒸馏水置于反应容器中，依次加入2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、N，N‑二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂，充分搅拌1~2小时，使其充分溶解，加入氧化还原引发剂，反应25~35分钟，温度升至90℃，保持1~2小时，自然冷却使温度降至50℃，得共聚交联物胶块，将胶块用造粒机造粒，得共聚物胶粒；（3）将共聚物胶粒与质量浓度40%的氢氧化钠溶液混合，在80℃下不断搅拌，中和水解2~3小时，然后将产物在120℃干燥、粉碎，即制得具有空间网状大分子结构的调节剂；其中，所述交联剂为甲叉基双丙烯酰胺；所述氧化还原引发剂为硫酸亚铁或叔丁基过氧化氢。

【技术特征摘要】
1.一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，其特征在于：由以下质量配比的原料制备：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸73.8g，N,N-二甲基丙烯酰胺35.3g，丙烯酰胺25.2g，丙烯酸25.2g，交联剂1.0g，氧化还原引发剂0.4g，蒸馏水322.7ml，氢氧化钠55.1g；其制备方法采用如下步骤：（1）取氢氧化钠与蒸馏水82.7ml配成质量浓度40%的氢氧化钠溶液；（2）取蒸馏水240mL，加入容积1升的内衬抗温塑料聚四氟乙烯的反应器内，加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂，以转速100~600r/min充分搅拌1小时，使原料充分溶解后，加入氧化还原引发剂，反应30分钟，温度升至90℃，在该温度保温1小时，自然冷却至50℃，得到共聚交联物胶块，将全部胶块用胶块造粒机造粒，得共聚物胶粒；（3）将共聚物胶粒与步骤（1）配置的氢氧化钠溶液，在80℃下不断搅拌，中和、水解2小时，然后将产物在120℃干燥、粉碎，即制得。2.一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，其特征在于：采用如下步骤制备：（1）按重量比3:1.6:1:1.05:0.05准备四种单体和交联剂：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸和甲叉基双丙烯酰胺；（2）取氢氧化钠，以蒸馏水配置质量浓度40%的氢氧化钠溶液，备用；（3）取丙烯酰胺质量10倍的蒸馏水置于反应容器中，依次加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉基双丙烯酰胺，转速400r/min充分搅拌1小时，使其充分溶解，加入硫酸亚铁，反应35分钟，温度升至90℃，保持1小时，自然冷却使温度降至50℃，得共聚交联物胶块，将胶块用造粒机造粒，得共聚物胶粒；（4）将共聚物胶粒与质量浓度40%的氢氧化钠溶液混合，在80℃下不断搅拌，中和水解2.2小时，然后将产物在120℃干燥、粉碎，即制得具有空间网状大分子结构的调节剂。3.一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，其特征在于：采用如下步骤制备：（1）按重量比2:1:1:0.8:0.02准备四种单体和交联剂：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸和甲叉基双丙烯酰胺；（2）取氢氧化钠，以蒸馏水配置质量浓度40%的氢氧化钠溶液，备用；（3）取丙烯酰胺质量8倍的蒸馏水置于反应容器中，依次加入2-丙烯酰胺基-...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢玉洪，董星亮，张勇，李中，李炎军，张超，吴江，张万栋，罗鸣，朱新华，汪俊锋，曾春珉，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油中国有限公司湛江分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11