一种钻井液用星型聚合物、其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种钻井液用星型聚合物、其制备方法和应用，所述的聚合物由丙烯酰胺类单体、2

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用星型聚合物、其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油田用合成类水溶性高分子材料制备方法
，特别涉及一种钻井液用星型聚合物、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钻井液是钻井工程中重要的流体，其性能的优劣直接关系到钻井质量的好坏。钻井液主要由基浆和各种处理剂组成，所述处理剂包括降滤失剂、pH调节剂等。随着勘探开发的不断深入，高温深井及特殊复杂井对钻井液用处理剂的要求越来越高，特别是顺北、顺南区块的高温深井，对处理剂的抗温性能提出了更高的要求。
[0003]目前，现场用合成聚合物类处理剂如聚丙烯酰胺类降滤失剂，基本上为线性聚合物，分子链长，高温、剪切后易断链，黏度大幅度降低，导致钻井液高温稳定性降低。
[0004]因此，研究具有特殊结构的聚合物，改变处理剂的分子构象，提高现有聚合物降滤失剂的抗高温等综合效果，成为主要的发展趋势。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本申请提供一种钻井液用星型聚合物、其制备方法和应用，本专利技术提供的聚合物可作为具有抗温等功能的降滤失剂，降滤失效果突出，可广泛用于钻井液。
[0006]本专利技术提供一种钻井液用星型聚合物，其由丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和支化剂，通过乳液聚合反应制得；
[0007]所述支化剂结构包含多个烷羟基；
[0008]所述钻井液用星型聚合物具有支化结构和纳米级聚合物微球形貌。
[0009]优选地，所述支化剂为季戊四醇。
[0010]优选地，所述钻井液用星型聚合物1.0％溶液室温下表观粘度≤35.0mPa
·
s。
[0011]本专利技术提供一种钻井液用星型聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将水相物料加入油相物料中进行乳化，得到单体乳液；所述水相物料包括丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和支化剂；所述支化剂结构包含多个烷羟基；
[0013]S2、将所述单体乳液在引发剂存在条件下进行聚合反应，得到呈纳米级聚合物微球的星型聚合物。
[0014]优选地，所述水相物料包括390～420质量份水、147.50～172.50质量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、152.00～177.50质量份丙烯酰胺类单体、0.15～0.175质量份支化剂和2.00～3.50质量份的亲水乳化剂。
[0015]优选地，所述油相物料包括208～224质量份的基础油和18.50～30.50质量份的亲油乳化剂；所述的基础油在40℃下的运动粘度优选为1.5mm2/s～3.0mm2/s。
[0016]优选地，所述亲水性乳化剂选自吐温系列；所述亲油性乳化剂选自司盘系列。
[0017]优选地，所述引发剂为铈盐引发剂和过硫酸盐引发剂中的一种或多种。
[0018]优选地，将所述单体乳液置于30～65℃的水浴中，优选通入惰性气体，加入引发剂，低速搅拌聚合反应3～5h，得到星型聚合物。
[0019]本专利技术还提供如前文所述的钻井液用星型聚合物作为降滤失剂在钻井液中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术提供一种具有支化结构的星型聚合物，其可作为降滤失剂用于钻井液中，该星型聚合物主要由丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和包含多个烷羟基的支化剂，通过乳液聚合反应制得，其为纳米级聚合物微球。在本专利技术中，所述的星型聚合物的分子链由于各臂之间的相互排斥作用会采取更为伸展的构象，架桥降滤失能力强，具有比线性聚合物更好的抗温等作用效果。实验结果显示，所述的星型聚合物降滤失剂1.0％溶液室温下表观黏度≤35.0mPa
·
s；产品加量为3.0％时，复合盐水浆于165℃/16h老化后API小于5.0mL、180℃/16h老化后API小于30mL(同比基团及基团比例相同的线性聚合物降滤失剂，滤失量降低率＞50％)。
具体实施方式
[0021]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术提供了一种钻井液用星型聚合物，其由丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和支化剂，通过乳液聚合反应制得；
[0023]所述支化剂结构包含多个烷羟基；
[0024]所述钻井液用星型聚合物具有支化结构和纳米级聚合物微球形貌。
[0025]本专利技术提供的聚合物可作为具有抗温和抗盐等功能的降滤失剂，使用方便、加量低、降滤失效果突出，可广泛用于钻井液。
[0026]本专利技术提供的聚合物是由丙烯酰胺类单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体，以及包含多个烷羟基的支化剂，通过乳液聚合反应制备的星型聚合物，具有支化结构(也可称为星型结构)。其中，所述的丙烯酰胺类单体如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺，优选为丙烯酰胺(AM)。
[0027]本专利技术所述的星型结构聚合物具有三维结构，分子链由于各臂之间的相互排斥作用呈更为伸展的构象，分子结构中基团密度增加，在钻井液中降滤失能力、提切等性能提高，可大幅提高钻井液的悬浮稳定性。同时，该星型三维结构可增加分子间空间位阻效应，有利于提高钻井液的抗温性、抗盐性，具有比线型聚合物更好的作用效果，在提高钻井液高温下长期稳定性、剪切稀释性、悬浮稳定性上具有一定的优势。
[0028]并且，本专利技术优选以季戊四醇为支化剂，可得到用于钻井液的四臂星型聚合物；季戊四醇分子结构中含有四个容易发生氧化还原反应的-CH2OH基团，空间四取向且结构对称，适合形成支化结构，改变现有聚合物的分子构象，提高现有聚合物的综合效果。
[0029]本专利技术实施例可采用反相乳液聚合方式形成聚合物乳液，其中的星型聚合物呈纳米级聚合物微球形貌，利于钻井液稳定性、应用简便性等。在本专利技术的实施例中，所述钻井液用星型聚合物1.0％溶液室温下的表观粘度≤35.0mPa
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s。
[0030]相应地，本专利技术实施例提供了一种钻井液用星型聚合物的制备方法，包括以下步
骤：
[0031]S1、将水相物料加入油相物料中进行乳化，得到单体乳液；所述水相物料包括丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和支化剂；所述支化剂结构包含多个烷羟基；
[0032]S2、将所述单体乳液在引发剂存在条件下进行聚合反应，得到呈纳米级聚合物微球的星型聚合物。
[0033]本专利技术实施例采用反相乳液聚合方式，形成纳米级聚合物微球处理剂，其应用于钻井液中，降滤失效果突出，抗温、抗盐性好，使用方便。
[0034]反相乳液聚合指的是可溶于水的单体制成水溶液，在油溶性表面活性剂作用下与有机相形成油包水型乳状液，再经引发剂引发聚合反应形成油包水(水/油)型聚合物胶乳的工艺方法。
[0035]在反应釜中，本专利技术实施例首先加入纯水、丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用星型聚合物，其特征在于，由丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和支化剂，通过乳液聚合反应制得；所述支化剂结构包含多个烷羟基；所述钻井液用星型聚合物具有支化结构和纳米级聚合物微球形貌。2.根据权利要求1所述的钻井液用星型聚合物，其特征在于，所述支化剂为季戊四醇。3.根据权利要求1所述的钻井液用星型聚合物，其特征在于，所述钻井液用星型聚合物1.0％溶液室温下表观粘度≤35.0mPa
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s。4.一种钻井液用星型聚合物的制备方法，包括以下步骤：S1、将水相物料加入油相物料中进行乳化，得到单体乳液；所述水相物料包括丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和支化剂；所述支化剂结构包含多个烷羟基；S2、将所述单体乳液在引发剂存在条件下进行聚合反应，得到呈纳米级聚合物微球的星型聚合物。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述水相物料包括390～420质量份水、147.50～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙举，苏雪霞，徐生婧，梁庆磊，孟丽艳，吕跃滨，
申请(专利权)人：中石化中原石油工程有限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：