一种钻井液用增粘剂及其制备方法技术

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，涉及油田钻井及高分子聚合领域，该方法包括：将不饱和氨基酸脂和卤代烷烃进行季铵化反应，得到长链疏水单体；将长链疏水单体、丙烯酰胺、丙烯酸、磺酸基单体、表面活性剂、去离子水、pH调节剂和引发剂进行聚合反应，得到钻井液用增粘剂。本发明专利技术制备的钻井液用增粘剂溶解性能优异，耐温性和耐盐性能好，携岩能、增粘、调流型、抑制黏土和钻屑的水化分散能力强，能提高无固相钻井液的抗温和高温稳定性。能提高无固相钻井液的抗温和高温稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用增粘剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油田钻井及高分子聚合
，特别涉及一种钻井液用增粘剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源消耗总量的大幅增长和钻探技术的发展，钻井作业对钻井液体系的耐高温性和稳定性要求越来越高。传统的固相耐高温钻井液体系在钻井过程中漏失严重，有害固相进入到裂缝深部后堵塞裂缝通道，影响后期油气田的产能恢复，即便采用酸化等增产作业，仍无法解决固相对储层的伤害，严重制约着深层裂缝性油气藏的开发。
[0003]无固相钻井液是无黏土钻井液，该体系不包含黏土，仅加入高分子聚合物和相应的化学处理试剂就可以达到满足一定要求的钻井液体系。无固相钻井液与固相钻井液、低固相钻井液相比，能有效避免储层中的固相伤害，同时还具有密度低、粘度小、流动性能好的优点，从而能提高钻井中钻头的破岩效率。但随着钻井开采的加深，在碳酸盐储层、潜山油藏中，现有无固相钻井液体系的抗温性能及其高温稳定性仍较差。无固相钻井液的流变性、滤失造壁性等性能主要通过增粘剂来调节，钻井液体系主要以增粘剂来构建，但常用的增粘剂如XC、80A51等，在无固相钻井液中的抗温能力低于150℃。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种钻井液用增粘剂及其制备方法，该钻井液用增粘剂溶解性能优异，抗温性和抗盐性能好，携岩能、增粘、调流型、抑制黏土和钻屑的水化分散能力强，能提高无固相钻井液的抗温抗盐性和高温稳定性。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种钻井液用增粘剂的制备方法，所述制备方法包括：将不饱和氨基酸脂和卤代烷烃进行季铵化反应，得到长链疏水单体；将所述长链疏水单体、丙烯酰胺、丙烯酸、磺酸基单体、表面活性剂、去离子水、pH调节剂和引发剂进行聚合反应，得到所述钻井液用增粘剂；制备所述钻井液用增粘剂所用到的原料的重量份数如下：所述长链疏水单体3~8份，丙烯酰胺150~180份，丙烯酸40~70份，磺酸基单体5~20份，表面活性剂0.1~0.5份，去离子水667~771份，pH调节剂31~55份，引发剂0.005~1份。
[0006]优选地，所述不饱和氨基酸脂为甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸N,N
‑
二乙基氨基乙酯、2
‑
甲基
‑2‑
丙烯酸
‑3‑
(二甲氨基)丙基酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯中的至少一种。
[0007]更优选地，所述不饱和氨基酸脂为甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸N,N
‑
二乙基氨基乙酯中的至少一种。
[0008]优选地，所述卤代烷烃为1
‑
氯十二烷、1
‑
氯十三烷、1
‑
氯癸烷、1
‑
氯
‑9‑
苯基壬烷、1
‑
氯
‑7‑
苯基庚烷、1
‑
氯十一烷、1
‑
溴十二烷、1
‑
溴十三烷、1
‑
溴十五烷中的至少一种。
[0009]更优选地，所述卤代烷烃为1
‑
氯十二烷、1
‑
氯十三烷、1
‑
溴十三烷中的至少一种。
[0010]优选地，所述长链疏水单体的制备方法包括：在所述不饱和氨基酸脂加入至去离
子水进行混匀，然后再加入所述卤代烷烃进行季铵化反应，待反应结束后加入乙酸，得到所述长链疏水单体。
[0011]优选地，所述反应的温度为40~45℃；在加入所述卤代烷烃后，所述反应的时间为5~7h。
[0012]优选地，制备所述长链疏水单体所用到的原料的重量份数如下：所述不饱和氨基酸脂120~190份，去离子水50~60份，所述卤代烷烃180~270份，所述乙酸5~10份。
[0013]优选地，所述磺酸基单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙烷磺酸钠盐、烯丙基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、3
‑
丙
‑2‑
烯酰氧基丙烷
‑1‑
磺酸钠中的至少一种。
[0014]更优选地，所述磺酸基单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙烷磺酸钠盐、对苯乙烯磺酸钠中的至少一种。
[0015]优选地，所述表面活性剂为四丁基溴化铵、三乙基苄基氯化铵。
[0016]优选地，所述引发剂包括分子量调节剂和氧化还原引发剂；所述氧化还原引发剂由氧化剂和还原剂组成；所述分子量调节剂和所述氧化还原引发剂的质量比为1:（2~3）。
[0017]优选地，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
[0018]更优选地，所述pH调节剂为氢氧化钾、碳酸钾中的至少一种。
[0019]优选地，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、叔丁基过氧化氢、特戊基过氧化氢中的至少一种；所述还原剂为连二硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、甲醛次硫酸氢钠中的至少一种。
[0020]优选地，所述得到所述钻井液用增粘剂，包括：在反应器中加入所述长链疏水单体、丙烯酰胺、丙烯酸、所述磺酸基单体、所述表面活性剂和去离子水进行混匀，得到混合溶液，向所述混合溶液中加入所述pH调节剂，然后通入氮气，再加入所述引发剂引发聚合反应，并在反应完成后进行保温，得到所述钻井液用增粘剂。
[0021]优选地，所述加入所述pH调节剂之后，所述混合溶液的pH为7~7.5；所述引发所述聚合反应的温度为0~6℃。
[0022]优选地，所述通入氮气的时间为40~60min；所述聚合反应的时间为1.5~3h；所述保温的时间为2~4h。
[0023]更优选地，所述通入氮气的时间为50min；所述保温的时间为2h。
[0024]第二方面，本专利技术提供了一种钻井液用增粘剂，采用上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。
[0025]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：本专利技术通过长链疏水单体、磺酸基单体和丙烯酰胺的协同作用，制备得到钻井液用增粘剂，该钻井液用增粘剂是一种缔合型聚丙烯酰胺，其中疏水基团的存在，使得聚合物溶液在分子内及分子间产生链缔合，分子间形成超分子结构，形成三维网络结构，使得流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高。即便经过高剪切后，在剪切降低或者消除之后分子间
的交联又能重新形成，不会发生机械降解。
[0026]本专利技术所制备的钻井液用增粘剂具有很强的携岩能、增粘、调流型、抑制黏土和钻屑的水化分散能力，可以改善滤饼质量，提高钻井液润滑性。与无固相抗温抗盐钻井液的配伍性良好，适用于不同水质如海水、复合盐水、淡水无固相钻井液体系，满足不同地区的钻井需要。同时，本专利技术提高的制备方法操作简单，易于控制，成本较低。
具体实施方式
[0027]为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用增粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将不饱和氨基酸脂和卤代烷烃进行季铵化反应，得到长链疏水单体；所述不饱和氨基酸脂为甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸N,N
‑
二乙基氨基乙酯、2
‑
甲基
‑2‑
丙烯酸
‑3‑
(二甲氨基)丙基酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯中的至少一种；所述卤代烷烃为1
‑
氯十二烷、1
‑
氯十三烷、1
‑
氯癸烷、1
‑
氯
‑9‑
苯基壬烷、1
‑
氯
‑7‑
苯基庚烷、1
‑
氯十一烷、1
‑
溴十二烷、1
‑
溴十三烷、1
‑
溴十五烷中的至少一种；将所述长链疏水单体、丙烯酰胺、丙烯酸、磺酸基单体、表面活性剂、去离子水、pH调节剂和引发剂进行聚合反应，得到所述钻井液用增粘剂；制备所述钻井液用增粘剂所用到的原料的重量份数如下：所述长链疏水单体3~8份，丙烯酰胺150~180份，丙烯酸40~70份，磺酸基单体5~20份，表面活性剂0.1~0.5份，去离子水667~771份，pH调节剂31~55份，引发剂0.005~1份。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述长链疏水单体的制备方法包括：在所述不饱和氨基酸脂加入至去离子水进行混匀，然后再加入所述卤代烷烃进行季铵化反应，待反应结束后加入乙酸，得到所述长链疏水单体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述反应的温度为40~45℃；在加入所述卤代烷烃后，所述反应的时间为5~7h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：制备所述长链疏水单体所用到的原料的重量份数如下：所述不饱和氨基酸脂120~190份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，于朋朋，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：