一种钻井液用增粘剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了一种钻井液用增粘剂及其制备方法、应用，是由四种烯类单体聚合形成的四元聚合物，所述四种烯类单体选自抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体；所述抗温耐盐单体选自烯基磺酸类单体，所述水化单体选自烯基羧酸、烯基烷酮和含有双键的季铵盐类化合物，所述吸附单体选自烯基酰胺类单体。本发明专利技术增粘剂耐高温≥180℃、抗饱和盐、增粘效果明显，毒性低，对环境无害，且能显著提高钻井液的失水造壁能力，从而有效降低失水。解决了深井、超深井、水平井、大位移井作业中由于增粘剂抗温及耐盐性能不好所导致的钻井液体系粘度切力下降，无法携带及悬浮岩屑及时清洁井眼而可能造成的井下复杂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钻井液处理外加剂领域，尤其涉及一种钻井液用增粘剂及其制备方法、应用。
技术介绍
随着我国钻井业务的逐步展开，向陆地深井及海洋迈进的步伐逐渐加快，随之而来的深井、超深井、定向井、大斜度大位移井、水平井、小井眼井和高密度长裸眼井等特殊条件井也会越来越多，对油层保护的要求也将会越加严格，钻探面临的难度将不断加强，由于钻井液处理剂性能达不到要求而遭遇的复杂情况也会更加突出。目前，石油勘探开发技术的日益发展过程中，油气层保护工作也越来越受到重视。钻井液是接触油气层的第一个流体，如果油气层受其伤害，不但影响油气藏的发现，也影响之后的油气藏开采，所以防止钻井液对油气层的伤害至关重要。大量研究发现，钻井液中的固相颗粒对油气藏的堵塞是一个主要伤害原因，为此开展了保护油气藏的无固相钻井液技术。近年来，各大油田已相继使用无固相钻井液，并配合欠平衡钻井打开储层，取得了良好的油气层保护效果。但是，由于在高温条件下无固相钻井液中的高分子聚合物易降解，导致钻井液的粘度、切力较低，携带悬浮岩屑比较困难，会导致卡钻等不良后果。在盐水钻井液和有机盐钻井液中由于盐对聚合物分子的屏蔽作用，使得钻井液粘度和切力迅速下降，同样无法携带和悬浮岩屑，继而可能造成井下复杂。施工中常通过增加增粘剂的维护用量或缩短维护周期以保证钻井液粘切性能，如此既增加了成本又可能对钻井液的其他性能构成影响。近年来，在国内，生物胶类增粘剂以其优异的提切性能受到了广大研究者的青睐，但受到价格过高且耐温性能差等因素的影响，限制了其在钻井液中的广泛使用。除此以外还有纤维素类增粘剂和合成聚合物类增粘剂，纤维素类增粘剂虽然成本较低，但性能也较差，在高温井中应用很少，而国内主要的合成聚合物类增粘剂有丙烯酸盐聚合物80A51和乙烯基单体多元共聚物PAC141，这两种增粘剂产品增粘效率稍有提高、耐温性也较生物胶类增粘剂和纤维素类增粘剂要高，但在高温(>130℃)高盐含量下应用时仍然不能满足性能要求。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种钻井液用增粘剂及其制备方法、应用，耐高温≥180℃、抗饱和盐、增粘效果明显，能够满足深井、超深井、大位移井等不同井类的要求。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钻井液用增粘剂，是由四种烯类单体聚合形成的四元聚合物，所述四种烯类单体选自抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体；所述抗温耐盐单体选自烯基磺酸类单体，所述水化单体选自烯基羧酸、烯基烷酮和含有双键的季铵盐类化合物，所述吸附单体选自烯基酰胺类单体。作为进一步的优选，所述烯基磺酸类单体选自2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和乙烯基磺酸钠；所述烯基烷酮包括乙烯基吡咯烷酮；所述烯基羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸和衣康酸；所述季铵盐类化合物选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述烯基酰胺类单体选自N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯丙酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺。作为进一步的优选，所述抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体的质量比为：30-40：40-60：10-20。作为进一步的优选，所述钻井液用增粘剂还包括如下原料：分别占聚合物反应体系总质量2-10％的增溶剂、1-5％的交联剂和1-5％的发泡剂，以及占四种所述烯类单体总质量0.06-0.13％的引发剂。作为进一步的优选，以聚合物反应体系质量为基础，所述四元共聚物占75-95％。作为进一步的优选，所述增溶剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠和乙二醇；所述交联剂选自丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺；所述发泡剂选自碳酸氢钠、碳酸铵和十二烷基硫酸钠。作为进一步的优选，所述引发剂为氧化型引发剂和还原性引发剂，所述氧化型引发剂选自过硫酸铵与过硫酸钾；所述还原性引发剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸铁与亚硫酸钠。作为进一步的优选，还包括占增粘剂总质量1-5％的分散剂。作为进一步的优选，所述分散剂为白油、水和乳化剂的混合物，所述乳化剂选自司盘20、司盘80、吐温80或OP-10。一种钻井液用增粘剂的制备方法，包括如下步骤：溶解四种所述烯类单体，得到混合溶液；调节所述混合溶液的pH值在8-9；再加入增溶剂，交联剂及发泡剂，充分搅拌至完全溶解；通入惰性气体除氧，加入氧化型引发剂和还原型引发剂作为氧化还原引发体系引发聚合反应，生成内有大量气泡的胶块，聚合完成；将所述胶块造粒，干燥，粉碎得到白色聚合物粉末。作为进一步的优选，所述造粒时，加入分散剂。作为进一步的优选，所述粉碎规格为20-30目。一种钻井液用增粘剂的应用，所述增粘剂以0.3～1wt％加入到钻井液基浆中，形成钻井液。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术增粘剂是由四种烯类单体聚合而成的四元聚合物，选用的四种单体烯类分别含有抗温耐盐基团、强水化基团及小分子的强吸附基团，它们互相搭配聚合；含抗温耐盐基团的单体能够提升聚合物整体的抗温耐盐能力，含强水化基团的水化单体能够提升聚合物的水化能力及溶解能力，含小分子强吸附基团的吸附单体能够有效提升聚合物的分子量和粘度。因而，本专利技术增粘效果明显，增粘剂耐高温≥180℃，能够在深井和超深井中很好的解决由于增粘剂不抗高温引起的粘度和切力降低而导致携岩悬砂困难；本专利技术抗饱和盐性能好，可用于饱和氯化钠盐水中增粘，可在盐水钻井液、有机盐钻井液中很好的应用而不会粘度降低甚至无粘度。(2)在水中本专利技术增粘剂加量为1.0％时，表观粘度≥40mPa·s。而且使用效率高，在较低的增粘剂用量下就能够达到很好的增粘效果，如此也降低了增粘剂加量大对钻井液体系造成的影响及增粘剂的使用费用。本专利技术应用在常用的膨润土基浆中不但可以大幅提高粘度和切力而且能将老化后的API滤失量降低。(3)本专利技术所采用的原料均为无毒或低毒的化学药剂，且个别原料经充分聚合之后不再具有毒性，不会对环境产生影响，因此，在环境要求高的地区如海洋可以照常使用。(4)本专利技术增粘剂且能显著提高钻井液的失水造壁能力，从而有效降低失水。(5)本专利技术增粘剂的制备方法的工艺简单可行，效率高，成本低廉，适合工业化大规模生产。附图说明图1为本专利技术实施例钻井液用增粘剂的制备方法的流程示意图。图2a、2b为本专利技术实施例1增粘剂抗盐性实验关系曲线示意图，其中，图2a为本专利技术实施例1增粘剂在盐水中粘度关系曲线示意图；图2b为本专利技术实施例1增粘剂在饱和盐水中粘度与加量关系曲线示意图。具体实施方式本专利技术通过提供一种钻井液用增粘剂及其制备方法、应用，以解决现有技术中增粘剂耐温、抗盐及增粘效果差等缺陷，本专利技术所述增粘剂耐高温≥180℃、抗饱和盐性能好、增粘效果明显，满足了深井、超深井、大位移井等不同井类的要求。本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：本专利技术实施例钻井液用增粘剂，是由四种烯类单体聚合形成的四元聚合物，所述四种烯类单体选自抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体；所述抗温耐盐单体选自烯基磺酸类单体，所述水化单体选自烯基羧酸、烯基烷酮和含有双键的季铵盐类化合物，所述吸附单体选自烯基酰胺类单体。所述烯基磺酸类单体选自2-丙烯酰胺基-2甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用增粘剂，其特征在于：是由四种烯类单体聚合形成的四元聚合物，所述四种烯类单体选自抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体；所述抗温耐盐单体选自烯基磺酸类单体，所述水化单体选自烯基羧酸、烯基烷酮和含有双键的季铵盐类化合物，所述吸附单体选自烯基酰胺类单体。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用增粘剂，其特征在于：是由四种烯类单体聚合形成的四元聚合物，所述四种烯类单体选自抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体；所述抗温耐盐单体选自烯基磺酸类单体，所述水化单体选自烯基羧酸、烯基烷酮和含有双键的季铵盐类化合物，所述吸附单体选自烯基酰胺类单体。2.根据权利要求1所述的钻井液用增粘剂，其特征在于：所述烯基磺酸类单体选自2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠和乙烯基磺酸钠；所述烯基烷酮包括乙烯基吡咯烷酮；所述烯基羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸和衣康酸；所述季铵盐类化合物选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述烯基酰胺类单体选自N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯丙酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺。3.根据权利要求1所述的钻井液用增粘剂，其特征在于：所述抗温耐盐单体、水化单体以及吸附单体的质量比为：30-40：40-60：10-20。4.根据权利要求1所述的钻井液用增粘剂，其特征在于：所述钻井液用增粘剂还包括如下原料：分别占聚合物反应体系总质量2-10％的增溶剂、1-5％的交联剂和1-5％的发泡剂，以及占四种所述烯类单体总质量0.06-0.13％的引发剂。5.根据权利要求4所述的钻井液用增粘剂，其特征在于：所述增溶剂选自十二烷基苯磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建军，马学勤，朱红卫，王彪，马永乐，张勇，刘晓栋，
申请(专利权)人：天津中油渤星工程科技有限公司，中国石油集团海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12