一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂及其制备方法和应用，降滤失剂由丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵制备而成，四种单体摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10。降滤失剂可有效的吸附在黏土颗粒上，同时，水化基团磺酸基、羟基能给黏土颗粒带来吸附的水化层，增强了分散体系的空间稳定性，有效抑制了微细颗粒的聚结，形成致密的泥饼，从而达到降滤失的效果。阳离子季铵基团与表面带负电荷的粘土颗粒间存在范得华力和静电引力，可牢固吸附在黏土颗粒表面上，聚氧乙烯基长侧链产生的空间位阻，可增强主链的刚性，从而提高聚合物的抗温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻井液
，特别是指一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂及其制备方法和应用，该胺基聚合物降滤失剂适用于石油油气钻井过程钻遇深部高温高压地层的钻井液中。
技术介绍
由于我国石油与天然气资源需求的迅速增加和浅地层油气能源的日趋枯竭，深地层油气能源的开发是我国石油工业未来发展的主要出路，其中必不可少的是深井、超深井钻探技术。抗高温水基钻井流体技术是钻探高温深井的关键技术，一直是世界难题。在深井钻探过程中，由于地温梯度作用，垂深越深，下部井筒内温度越高。加上钻井液在井下停留及循环的时间也延长。因此要求钻井液处理在高温下保持良好的性能。另外深井、超深井多遇复杂地层，如盐层、盐膏层或高压盐水层等。盐钙侵入会影响钻井液性能。高温下盐钙入侵的影响会加剧。因此，要求钻井液降滤失剂可以抗高温、抗盐钙污染。聚合物类降滤失剂的分子量往往偏高，在低密度钻井液中使用对钻井液的流变性影响较小。但在高密度钻井液中使用，因钻井液的固相含量高，加上遇到泥页岩造浆地层，导致胺基聚合物降滤失剂很难加入到钻井液中，即使加入少量降滤失剂，也会导致钻井液的黏度切力大幅度上升，钻井液流变性能起伏大，最后不能使用这类降滤失剂。因此，研究抗高温、抗盐钙钻井液用胺基降滤失剂具有迫切的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钻井液用抗高温抗盐钙的胺基聚合物降滤失剂，该降滤失剂有良好的抗温性能(抗温能力达到180℃)，抗盐钙能力强，对钻井液的粘度效应低。本专利技术的另一个目的是提供该胺基聚合物降滤失剂的制备方法，该方法操作简单，条件温和，收率较高。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂，该胺基聚合物降滤失剂的结构通式如下：其中，m＝40％～45％，n＝40％～45％，p＝1-m-n-q，q＝8％～10％，K为9～20，m，n，p，q表示摩尔百分含量。作为优选地，所述胺基聚合物降滤失剂主要由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵为原料制备而成，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵的摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10，且烯丙基聚乙二醇的分子量为400～1000之间。上述抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵的摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10称取单体原料；(2)将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于去离子水中，调节溶液pH值至7～8，然后依次将丙烯酰胺、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵加入溶液中，搅拌溶解均匀，并加入分子量调节剂，通氮气排氧；(3)通氮气30分钟后升温至40℃～60℃，加入引发剂，至总单体浓度为12.5％～25％，反应4～6小时得到凝胶溶液；(4)将凝胶溶液溶用有机溶剂中提取，提纯后剪切造粒烘干粉碎，即得四元共聚产物。作为优选地，所述步骤(2)中，调节pH值通过加入氢氧化钾溶液实现。作为优选地，所述步骤(2)中，分子量调节剂为C3～C12硫醇类化合物或异丙醇中的至少一种，其添加量为聚合单体总量的0.1wt％～1.0wt％。作为优选地，所述步骤(3)中，引发剂为氧化还原引发体系，且引发剂中的氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水中的至少一种；引发剂中的还原剂选自亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、四甲基乙二胺中的至少一种，引发剂的添加量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵总质量的0.2wt％～0.6wt％。作为优选地，所述步骤(4)中的有机溶剂为无水乙醇。本专利技术还提出了上述胺基聚合物降滤失剂在钻井液中的应用。本专利技术制得的降滤失剂的分子结构上具有酰胺基、醚键、羟基、季铵基等吸附基团可以有效吸附在黏土颗粒上，同时，水化基团磺酸基、羟基能给黏土颗粒带来吸附水化层，增强了分散体系的空间稳定性，有效抑制了微细颗粒的聚结，形成致密的泥饼，从而达到降滤失的效果。阳离子季铵基团与表面带负电荷的粘土颗粒间不仅存在范得华力，还具有更强的静电引力，因此可以牢固的吸附在黏土颗粒表面上，即使在高温下也不容易解吸附。另外，季铵离子基团在水中可以完全电离，可以增加聚合物分子链在水溶液中的伸展程度。聚氧乙烯基的长侧链产生的空间位阻，可增强主链的刚性，不易蜷缩和缠绕，也会降低酰胺基水解速度，从而提高聚合物的抗温性能。磺酸基具有良好的稳定性，对高温作用及外界阳离子进攻不敏感，有利于增强共聚物的抗高温、抗盐钙性能。胺基聚合物降滤失剂是以碳碳主链为骨架，大分子侧链作为支链，减缓了降滤失剂在高温下的降解，有利于高温下发挥其降滤失的作用。胺基聚合物降滤失剂的分子量适中，加入后未对钻井液的粘度造成较大影响。即时加入重晶石等加重剂提高钻井液的密度时，钻井液的粘度增幅不大。附图说明图1为本专利技术的降滤失剂的红外光谱分析图。具体实施方式为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本专利技术，下面将结合附图，对本专利技术作进一步的说明。实施例1一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂，由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵为原料制备而成，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵的摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10，其反应式为：其中，m＝40％～45％，n＝40％～45％，p＝1-m-n-q，q＝8％～10％，且烯丙基聚乙二醇的分子量为400～1000之间，K为9～20，m，n，p，q表示摩尔百分含量。该胺基聚合物降滤失剂的制备方法包括如下步骤：按丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵的摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10称取单体原料；将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于去离子水中，用氢氧化钾溶液的pH值至7～8，倒入反应容器后依次投入丙烯酰胺、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵，搅拌溶解均匀；加入C3～C12硫醇类化合物或异丙醇的分子量调节剂，其添加量为聚合单体总量的0.1wt％～1.0wt％，然后通氮气排氧；通氮气30分钟后升温至40℃～60℃，加入氧化还原引发体系的引发剂，其添加量为原料总质量的0.2wt％～0.6wt％，使总单体浓度为12.5％～25％，反应4～6小时得到凝胶溶液；将凝胶溶液用无水乙醇洗涤提纯，剪切造粒烘干粉碎，即得四元共聚产物。实施例2所得的胺基聚合物降滤失剂的结构表征由图1可知，1044.28cm-1为-SO3-的特征吸收峰，说明聚合产物的分子结构中含有磺酸基团；2920.67cm-1为CH2基团的弯曲振动吸收峰；1660.47cm-1为酰胺基的C＝O伸缩振动吸收峰；1544.04cm-1为仲酰胺-CONH-基团中的N-H键弯曲振动和C-N键的伸缩振动吸收峰；1397.41cm-1处为-CH3的特征吸收峰；1277.38cm-1处为C-N伸缩振动吸收峰；982.24cm-1处为RCH＝CH2中＝C-H的弯曲振动峰；3400.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂，其特征在于，该胺基聚合物降滤失剂的结构通式如下：其中，m＝40％～45％，n＝40％～45％，p＝1‑m‑n‑q，q＝8％～10％，K为9～20。

【技术特征摘要】
1.一种抗高温抗盐钙水基钻井液用胺基聚合物降滤失剂，其特征在于，该胺基聚合物降滤失剂的结构通式如下：其中，m＝40％～45％，n＝40％～45％，p＝1-m-n-q，q＝8％～10％，K为9～20。2.根据权利要求1所述的胺基聚合物降滤失剂，其特征在于，所述胺基聚合物降滤失剂主要由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵为原料制备而成，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵的摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10，且烯丙基聚乙二醇的分子量为400～1000之间。3.根据权利要求1或2所述的胺基聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵的摩尔比为8.1～20.2：9～15.2：2.1～4.3：8～10称取单体原料；(2)将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于去离子水中，调节溶液pH值至7～8，然后依次将丙烯酰胺、烯丙基聚乙二醇、三羟乙基烯丙基溴化铵加入溶液中，搅拌溶解均匀，并加入分子量调节剂，通氮气排氧；(3)通氮气30分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹭，蒲晓林，都伟超，罗霄，杨彦东，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51