本发明专利技术公开了一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法，属油田钻井液处理剂技术领域，该处理剂由烯基羧酸聚醚胺盐、磺酸单体、酰胺单体，按照物质的量比为(0.10～0.55)：(0.05～0.35)：(0.30～0.55)的比例，采用水溶性偶氮化合物和氧化还原引发剂，在pH为6.0～9.0下通过水溶液聚合、140℃～160℃下烘干、酰胺化得到，其1％水溶液表观粘度35～75mPa·s，在高温、高盐和高钙条件下具有较好的降滤失特性，在无黏土相盐水钻井液中具有良好的增粘效果，同时具有较强的抑制能力。产品干燥和酰胺化一步完成，过程简单，生产成本低、效率高，产品质量稳定，且产品水溶性好，现场应用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备
，更确切地说，是一种支化聚合物抗高温抗钙钻井液处理剂及其制备方法。
技术介绍
在石油钻井过程中，钻遇地层日趋复杂，特殊井、超深井和复杂井数量逐年增加，这对钻井液提出了更高的要求，针对这一情况，国内外在抗高温钻井液处理剂方面开展了一系列工作，但在高温高盐情况下，尤其是在含钙镁等高价离子的环境或无黏土相钻井液中，由于结构和基团的限制，现有的处理剂不能完全满足苛刻环境下维护钻井液性能的需要。近年来，尽管钻井液处理剂的水平不断提升，但由于分子和合成设计还局限在提高主链稳定性及优化基团与比例上，钻井液处理剂的合成原料仍然采用传统原料，当原料及合成方法没有改变时，无论如何优化设计和合成，都很难使钻井液处理剂的性能有大的提高。目前在用或研究开发的处理剂仍为直链线性聚合物，由于分子热稳定性和剪切稳定性的限制，处理剂抗温能力受限，要想提高深井、超深井钻井液的抗温抗盐性能，就必须增加其用量，但随着加量提高又增加了钻井液的粘度，特别是在钙、镁含量高的情况下，钻井液性能控制更加困难，已有的钻井液处理剂已不能完全满足钻井的需要。而支化结构的聚合物与传统的柔性链聚合物相比，由于支链的位阻效应及支链上基团的相互影响，高分子结构的热稳定性会明显提高，分子支链上丰富的基团保证处理剂良好的吸附和水化性能。本专利技术人于《中外能源》，2013,18(1):36-46阐述了提高处理剂的抗温和抗剪切能力，是未来高性能钻井液处理剂的发展方向。用支化单体与其它单体共聚及活性可控聚合可以制备支化聚合物，但由于支化单体制备过程复杂、成本高，活性可控聚合制备支化聚合物过程不易控制，基于此，采用高温下可酰胺化反应的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐与其它单体共聚，共聚产物在高温下进一步酰胺化得到支化聚合物，不仅制备过程简单，且生产成本低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中支化单体制备过程复杂、成本高，活性可控聚合制备支化聚合物过程不易控制的缺陷，而提供一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法，可满足井底温度高和/或高盐(氯化钠)高钙环境下的安全钻井施工的需要，能够控制水基钻井液高温高压条件下流变性、悬浮稳定性及滤失量。本专利技术钻井液用支化聚合物处理剂，其结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1、R2为H或CH3，R3～R6相同或不同，各自独立地为H、碳原子数为1～4的烷基或苯基，X为NH或O，n为4～20的整数，y为1～4的整数，M为K或Na，a：b：c(摩尔比)＝(1～5.5)：(0.5～3.5)：(3～5.5)。本专利技术钻井液用支化聚合物处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将水、氢氧化钠或氢氧化钾加入反应釜，待其溶解后加入磺酸单体(Ⅲ)，氢氧化钠或氢氧化钾：磺酸单体的物质的量比＝1:1，搅拌均匀后，用质量分数10％～20％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液将体系的pH值调节到6.0～9.0，然后加入丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐(Ⅱ)、酰胺单体(Ⅳ)，搅拌使其溶解，其中丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐(Ⅱ)、磺酸单体(Ⅲ)和酰胺单体(Ⅳ)为反应单体混合物A，水：反应单体混合物A总质量比＝(8～5)：(2～5)，即控制反应单体混合物A在水溶液中质量分数在20％～50％；(2)通氮10分钟，在搅拌下加入水溶性偶氮引发剂和/或氧化-还原引发剂，再继续通氮5～10分钟，静止聚合，聚合反应的起始温度为10～40℃，维持聚合反应时间为45～120分钟，最后得到粘稠或胶状产物，如式(Ⅴ)结构；(3)将步骤(2)得到的粘稠或胶状产物于140～160℃下烘干、酰胺化，粉碎即得钻井液用支化聚合物处理剂。所述的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐：磺酸单体：酰胺单体的物质的量比为(0.10～0.55)：(0.05～0.35)：(0.30～0.55)。所述的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐，通式如式(Ⅱ)：其中，式(Ⅱ)中，R1、R2为H或CH3，n＝4～20。所述通式为式(Ⅱ)的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐，由丙烯酸或甲基丙烯酸和通式如式(Ⅷ)所示的端胺基聚醚在30℃以下按照一般的中和反应得到。所述通式如式(Ⅷ)所示的端胺基聚醚，也可以用通式如式(Ⅸ)所示的双端胺基聚醚取代。所述的磺酸单体，通式如式(Ⅲ)：其中，式(Ⅲ)中，X为NH，R3和R4为CH3，y为1；或者，X为NH，R3和R4为H，y为1；或者，X为NH，R3为H，R4为y为1；或者，X为O，R3和R4为CH3，y为1；或者，X为O，R3和R4为H，y为3。所述磺酸单体是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基乙磺酸、2-丙烯酰胺基苯基磺酸、2-丙烯酰胺氧-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧丁基磺酸。所述的酰胺单体，通式为式(Ⅳ)：其中，式(Ⅳ)中，R5和R6为H；或者，R5和R6为CH3；或者，R5和R6为CH2CH3；或者，R5为H，R6为CH(CH3)CH3；或者，R5为H，R6为C(CH3)2CH3。所述酰胺单体是丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺或异丁基丙烯酰胺。所述的步骤(2)得到粘稠或胶状产物，如式(Ⅴ)结构：所述的式(Ⅴ)中具有式(Ⅵ)结构的结构单元，经过酰胺化反应转化为式(Ⅶ)结构的结构单元。式(Ⅴ)—式(Ⅶ)中，R1、R2表示碳原子数为H或CH3，R3～R6相同或不同，各自独立地为H、碳原子数为1-4的烷基或苯基，X为NH或O，n为4～20的整数，y为1～4的整数。所述的水溶性偶氮引发剂是偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸或偶氮二异丙基咪唑啉，所述的水溶性偶氮引发剂为反应单体混合物A总质量的0.05％～0.5％。所述的氧化还原引发剂中的氧化剂是过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠或硫代硫酸钠中的一种，氧化还原反应引发剂中的氧化剂与还原剂各占反应单体混合物A总质量的0.10％～0.75％。所述的钻井液用支化聚合物处理剂也可以用作压裂液稠化剂。本专利技术既具有较强的抗温抗盐能力，又能够用作氯化钙钻井液中的聚合物降滤失剂，产品水溶性好；反应过程容易控制、操作简单，产品质量稳定，生产和烘干过程耗能低，对环境无污染；在180℃以上、饱和盐水和高钙条件下具有较好的增粘、抑制和降滤失特性，高温稳定性好，与SMC等处理剂配伍性好，由它们组成的钻井液体系高温稳定性好，没有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钻井液用支化聚合物处理剂，其特征在于：其结构通式如式(Ⅰ)所示： (0.10～0.55)：(0.05～0.35)：(0.30～0.55)式中，R1、R2为H或CH3，R3～R6相同或不同，各自独立地为H、碳原子数为1～4的烷基或苯基，X为NH或O，n为4～20的整数，y为1～4的整数，M为K或Na，a：b：c＝(1～5.5)：(0.5～3.5)：(3～5.5)。
【技术特征摘要】
1.一种钻井液用支化聚合物处理剂，其特征在于：其结构通式如式(Ⅰ)所示：
(0.10～0.55)：(0.05～0.35)：(0.30～0.55)
式中，R1、R2为H或CH3，R3～R6相同或不同，各自独立地为H、碳原子数为1～4
的烷基或苯基，X为NH或O，n为4～20的整数，y为1～4的整数，M为K或Na，
a：b：c＝(1～5.5)：(0.5～3.5)：(3～5.5)。
2.一种钻井液用支化聚合物处理剂的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将水、氢氧化钠或氢氧化钾加入反应釜，待其溶解后加入磺酸单体(Ⅲ)，搅拌
均匀后，用质量分数10％～20％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液将体系的pH值调节到6.0～9.0，
然后加入丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐(Ⅱ)、酰胺单体(Ⅳ)，搅拌使其溶解，
其中丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐(Ⅱ)、磺酸单体(Ⅲ)和酰胺单体(Ⅳ)为
反应单体混合物A，水：反应单体混合物A总质量比＝(8～5)：(2～5)，控制反应单体混
合物A在水溶液中质量分数在20％～50％；
(2)通氮10分钟，在搅拌下加入水溶性偶氮引发剂和/或氧化-还原引发剂，再继续
通氮5～10分钟，静止聚合，聚合反应的起始温度为10～40℃，维持聚合反应时间为45～
120分钟，最后得到粘稠或胶状产物，如式(Ⅴ)结构；
(3)将步骤(2)得到的粘稠或胶状产物于140～160℃下烘干、酰胺化，粉碎即得
钻井液用支化聚合物处理剂。
3.根据权利要求2所述的钻井液用支化聚合物处理剂的制备方法，其特征是：所述
的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐：磺酸单体：酰胺单体的物质的量比为(0.10～
0.55)：(0.05～0.35)：(0.30～0.55)。
4.根据权利要求2或3所述的钻井液用支化聚合物处理剂的制备方法，其特征是：
所述的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐，通式如式(Ⅱ)：
其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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