水基钻井液和封隔液制造技术

磺酸类聚合物或共聚物在水基钻井和封隔液中作为稀释剂使用，此磺酸类聚合物的多分散性低于２，并且具有低的溶液粘度．它通常是Ｂ－丙烯酰胺基烷基磺酸盐或烯丙基磺酸盐或其他脂肪族磺酸盐和含烯键的不饱和羧酸（通常为丙烯酸）的共聚物．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
水基钻井液和封隔液由其中含有分散的或可能是分散的颗粒状无机材料，并且通常还含有溶解的有机添加剂的水相组成。无机颗粒状材料经常包括胶体状的粘土如膨润土和钻井过程中的钻屑。有机添加剂应考虑钻井液和封隔液的性质来选择，它们通常有三种类型。一类是稀释剂，凝胶防止剂或分散剂，它们用来降低粘度或用来防止由于悬浮固体颗粒增加而造成的不利的粘度增长;氯化钠、氢氧化钠或高价金属离子的侵入所导致的凝结;预水化膨润土的温度效应和液体中其它有机添加剂的热降解。另一类是所谓的降失水剂或滤失控制剂，它们是用来促进井下泥饼的形成并影响其渗透率的。用来作为降水剂和稀释剂的材料是不同的，须用不同的材料达到不同的特性。第三类是增粘剂。降失水剂通常是分子较大的水溶性聚合物，它们可能交联起来而增加其性能，这种聚合物溶液的粘度高。美国第4293427号书建议选用丙烯酰胺和丙烯酰胺基烷基磺酸的交联共聚物来达此目的。在美国第4309523号书中建议使用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基-N-甲基乙酰胺以及有选择地加入丙烯酰胺的共聚物。在PCT第WO83/02449号专利公告中，AMPS和乙烯基咪唑和交联剂的共聚物被描述为降失水剂。美国4293427号书中所提及的粘度值以及美国4309523号说明书和PCT第WO83/02499号专利公告中较高的K值表明这种聚合物的分子量是比较高的。在美国4502964号书中，降失水剂被描述成是至少占51%摩尔的AMPS和二甲基丙烯酰胺及丙烯腈的聚合物，并说它们的分子量可达100万，但最好是50万;还举例表明其溶液的布氏粘度是96000厘泊。其中还说分子量可能低到10000，但这可能是一个印刷错误，因为分子量如此之低，即使在聚合物确实含有大量丙烯腈的情况下，也不可能具有降失水剂性能。在美国4502965号书中也有类似的记述，但其例举的布氏粘度为2940厘泊，并用乙烯基吡咯烷酮代替二甲基丙烯酰胺。因而，降失水剂的溶液必须有相对较高的粘度，并促进泥饼的形成;而稀释剂则须造成非常低的粘度，所以钻井液和封隔液的稀释剂必须是泥浆中粘土和其它微粒的分散剂。合成聚合物能起分散剂的作用是众所周知的，如低分子量的聚丙烯酸钠的使用非常广泛，它的典型分子量是10000或10000以上。在美国第3898037号说明书中建议使用AMPS和丙烯酸或其它单体的共聚物，并指出其分子量最好在10000-100000之间，尽管可允许上下一定范围的变化。多分散性是重均分子量和数均分子量的比值，表明了一种聚合物分子量的分布情况。多分散性为1是理论最佳值，表示聚合物所有的链都有相同的分子量。很显然，美国3898037号说明书中的聚合物的多分散性必然是非常高的，可能大于3。说明书所列举的大部分聚合物含70%重量的AMPS，但有些仅含30%。尽管钻井液和封隔液的稀释剂一定是分散剂，但它们也必须满足其它各种操作上的要求，以便使它们适宜于作井下稀释剂。这在关于适用稀释系统的文献上已有很多记载，例如在美国2911365号和4476029号书中，使用了各种聚丙烯酸酯;在美国2913437号说明书中使用烯和顺丁烯二酸酐的共聚物。通常稀释剂的分子量比在美国3898037号说明书中所要求的作为分散剂的分子量要小。在美国3730900号说明书中建议使用苯乙烯磺酸和顺丁烯二酸酐的共聚物，其分子量在1000-5000之间，其商标为“Miltemp”，使用非常广泛。在美国第3764530号书和第2120708号书中建议使用各种丙烯酸聚合物。在英国2090888号书中建议使用丙烯酸和丙烯酸羟丙脂的共聚物。在美国4048077号书中建议把分子量较高的共聚物(由K值表示)加到钻井液中，如乙烯基磺酸、丙烯酰胺和N-乙烯基-N-甲基乙酰胺的共聚物。其目的未详细说明，但这些添加剂的效能是通过测量失水来决定的，因而，可以推测它们是用来作为降失水剂。说明书指出磺酸基、酰胺基、腈基和脂基的存在增加了聚合物对钙离子的稳定性，但羧基的形成则会增加聚合物对钙离子的敏感性。低分子量的聚丙烯酸和低分子量的苯乙烯磺酸和顺丁烯二酸酐的共聚物在很多钻井液和封隔液中应该是满意的稀释剂，但它们并不是在任何情况下都保持深井中所必需的分散性。特别是在液体中含有大量溶解钙，例如钻井泥浆是石膏或石灰泥浆或是被水泥或硬石膏污染的泥浆时，就会发生问题。但我们发现如果钻井液和封隔液中含有一种作为稀释剂的水溶性聚合物，就可以得到较好的结果，特别是含有大量溶解钙的液体更是如此。这种聚合物的粘度小于300厘泊(BVT型布氏粘度计，1号杆，速度20转/分，有效聚合物浓度为15%重量的溶液，20℃)，多分散性小于2.0.并由以下物质组成(a)1-100%重量的有一个磺酸基取代到脂肪碳原子上的非饱和烯烃化合物，(b)0-99%重量的含烯键的不饱和羧酸盐，(c)0-20%重量的无毒性的含烯键的不饱和单体。磺酸基和羧酸基可以以游离酸基水溶性盐的形式出现，如铵盐，钠盐或其它碱金属盐。本专利技术中所使用的稀释剂其布氏粘度必须在300厘泊以下(按以上规定的条件测量)。聚合物的粘度在100厘泊以下更好，在50厘泊以下最好，通常在1-20厘泊时能获得最佳结果。如果布氏粘度显著高于这些值，则聚合物将不再起稀释剂的作用，而趋向于起降失水剂的作用。低粘度至少部分是由聚合物的分子量造成的。如分子量太大，则粘度就很高，这样聚合物就不会起稀释剂的作用。分子量在任何情况下都应大大低于50000，通常应大大低于20000，在正常情况下应低于10000，但一般高于500，较好的分子量范围是1000-8000，最好应为1000-6000，在分子量为2000-4500时，一般可得到最佳结果。根本问题是聚合物的多分散性必须在2以下，所以惯常的多分散性高的聚合物是不能令人满意的。如美国第3898037号书中所推荐的作为分散剂和美国第3930900号书推荐作为稀释剂使用的聚合物(典型的多分散性为2.5，3或更高)。聚合物的多分散性必须低于2，最好小于1.8，它可低到1.05，但使用其多分散性的典型数值为1.35-1.6的聚合物一般也是满意的。当多分散性低于1.5时，可得到特别好的结果。单体(a)必须具有连在脂肪碳上的磺酸基，如连在芳香碳上和苯乙烯磺酸盐那样是不能令人满意的。单体一般是脂肪族化合物，可以从烯丙基磺酸盐，磺化的烷基乙烯基酯，但最好是从β-丙烯酰胺基烷基磺酸盐如AMPS和APPS(这里AMPS的甲基被苯基取代)中选择。最好的单体是AMPS和烯丙基磺酸(两者通常都是钠盐)。含烯键不饱和羧酸(b)可能是，例如，顺丁烯二酸，衣康酸、甲基丙烯酸或最好是丙烯酸。共聚用单位(c)可以是能和单体(a)和单体(b)共聚的任何单体，而且它的出现布会对聚合物有毒性，例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和丙烯酸甲酯。所有用来制取聚合物的单体最好是水溶性的。一般以不出现共聚用单体c为好，如出现，其数量以低于10%为好，最好小于5%。如在美国4502964和4502965号书中推荐用在降失水剂中的丙烯腈或其它单体的大量出现对本专利技术来说是不利的，因为它将损害聚合物的稀释性和分散性。一般来说必要的是至少10%重量的单体应是磺酸盐单体。一般最好是出现单体(b)，所以这种聚合物是共聚物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从钻井液和封隔液中选出的水基液体，其特征是其中含有作为稀释剂的水溶性聚合物，其数量足以起有效的稀释作用，聚合物的粘度小于３００厘泊（ＲＶＴ型布氏粘度计，１号杆，速度２０转／分，有效聚合物的重量为１５％的溶液，２０℃），多分散性小于２．０，并由下列构成：（ａ）１－１００％重量的不饱和烯烃化合物，此化合物有一联结在脂肪碳原子上的磺酸基团，（ｂ）０－９９％重量的含烯键的不饱和羧酸盐，（ｃ）０－２０％重量的无毒、惰性含烯键的不饱和单体，其中磺酸基，羧基可以选自游离酸基或其水溶性盐。

【技术特征摘要】
1.一种从钻井液和封隔液中选出的水基液体，其特征是其中含有作为稀释剂的水溶性聚合物，其数量足以起有效的稀释作用，聚合物的粘度小于300厘泊(RVT型布氏粘度计，1号杆，速度20转/分，有效聚合物的重量为15%的溶液，20℃)，多分散性小于2.0，并由下列构成(a)1-100%重量的不饱和烯烃化合物，此化合物有一联结在脂肪碳原子上的磺酸基团，(b)0-99%重量的含烯键的不饱和羧酸盐，(c)0-20%重量的无毒、惰性含烯键的不饱和单体，其中磺酸基，羧基可以选自游离酸基或其水溶性盐。2.按权利要求1规定的液体，其中聚合物的分子量在1000-8000之间，多分散性小于1.8。3.按权利要求1或2规定的液体，其中聚合物的分子量低于6000。4.按上述任何权利要求规定的液体，其中聚合物的多分散性低于1.6。5.按上述任何权利要求规定的液体，其中聚合物是磺化单体和羧酸盐的共聚物，其中磺化单体选自烯丙基磺酸盐，磺化的烷基乙烯基酯和β-丙烯酰胺基烷基磺酸盐，羧酸盐选自丙烯酸盐，甲基丙烯酸盐，衣...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维法拉，布赖恩迪蒙德，
申请(专利权)人：联合胶体有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]