一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂及其制备方法，包括以下步骤：(1)取多元烯烃衍生物配成水溶液A，在碱性条件以及保护气氛下，滴加引发剂、酰胺类单体、磺酸类单体和吡咯烷酮类单体，进行聚合反应；(2)聚合反应的反应体系粘度增加至60mPa.s以上时，加水稀释并降温，再加入分子量调节剂继续反应3～5h；(3)将保护气氛替换成空气气氛，再向反应体系中加入阻聚剂继续反应0.4～0.6h，将所得反应液烘干粉碎，得到钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂。本发明专利技术降滤失剂的高温降滤失效果好，使用时不会导致增粘等情况，对钻井液流变性能影响小，具有优良的综合性能。具有优良的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钻井液助剂
，尤其涉及一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着石油钻井技术的发展，石油开采越来越往深井、超深井发展，由于井深较深，所以相应的井底温度较高，这就对钻井液处理剂提出了更高的要求，而钻井液降滤失剂作为保证钻井液优良性能的关键产品，对降滤失剂的抗温能力提出了更高的要求。目前现场普遍使用的抗高温降滤失剂主要有两种，一种是三磺体系，另一种是聚合物类。三磺体系由于含有苯环，且本身具有一定毒性，在现场使用时会污染地下水源，而现在环保的要求越来越高，所以三磺体系的使用越来越受到限制，且由于三磺体系本身特性，其抗温能力仅有180℃左右，也不能达到现场对于超高温井的要求。聚合物类目前采用单体聚合方式，但是现在现场使用的聚合物类由于分子量较高，导致在使用过程中会造成钻井液增稠，使其现场应用受到了很大的限制，而且由于其分子链为直链，在超高温下，分子容易卷曲，聚合物降滤失剂与黏土颗粒之间作用力(作用力包括氢键、静电引力作用)较小，在高温条件下易脱附，导致其抗高温能力不足。因此有必要研究出一种对钻井液流变性能影响小、抗高温、降滤失效果好的抗高温降滤失剂。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂及其制备方法，解决现有技术中降滤失剂无法抗高温的技术问题。
[0004]为达到上述技术目的，本专利技术制备方法的技术方案是：
[0005]包括以下步骤：
[0006](1)取多元烯烃衍生物配成水溶液A，在碱性条件以及保护气氛下，滴加引发剂、酰胺类单体、磺酸类单体和吡咯烷酮类单体，进行聚合反应；
[0007](2)聚合反应的反应体系粘度增加至60mPa.s以上时，加水稀释并降温，再加入分子量调节剂继续反应3～5h；
[0008](3)将保护气氛替换成空气气氛，再向反应体系中加入阻聚剂继续反应0.4～0.6h，将所得反应液烘干粉碎，得到钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂。
[0009]进一步地，步骤(1)中，碱性条件是调节pH值为8～10，保护气氛为氮气。
[0010]进一步地，步骤(1)中，引发剂是质量分数为40％的过硫酸钾溶液、亚硫酸氢铵溶液和硫代硫酸钠溶液中的一种或几种，滴加速度为10s/滴；多元烯烃衍生物和引发剂之间的比例为(5～15)g：10mL；引发剂加入后反应0.4～0.6h后再加入单体。
[0011]进一步地，步骤(1)中，多元烯烃衍生物为2,4
‑
己二烯酸；酰胺类单体为丙烯酰胺，磺酸类单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸，吡咯烷酮类单体为N
‑
乙烯基吡咯烷酮。
[0012]进一步地，步骤(1)中，多元烯烃衍生物、酰胺类单体、磺酸类单体和吡咯烷酮类单
体之间的质量比为(5～15)：(40～50)：(25～45)：(10～20)；水溶液A中多元烯烃衍生物和水的质量比为(5～15)：10。
[0013]进一步地，步骤(1)中，酰胺类单体、磺酸类单体和吡咯烷酮类单体均是配制成质量分数为50％的水溶液，再以10s/滴的速度同时滴加到水溶液A中；聚合反应均是在33～37℃进行。
[0014]进一步地，步骤(2)中，粘度增加至60mPa.s～80mPa.s时加入水。
[0015]进一步地，多元烯烃衍生物与步骤(2)中加入的水以及分子量调节剂的质量比为(5～15)：20：(0.5～1)；分子量调节剂为对苯二酚或2，6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚。
[0016]进一步地，步骤(3)中，阻聚剂为氯化铁，氯化铁和多元烯烃衍生物的质量比为(0.1～0.3)：(5～15)。
[0017]如上制备方法制得的钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0019]1、本专利技术所制备的钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂，具有酰胺基、羧基、磺酸等强吸附基团，这些吸附基团在高温下不易分解，在高温下仍能吸附于粘土的表面，从而形成网架结构使得产品具有良好的抗高温性能。分子中含有吡咯烷酮基团，由于其环状结构，能够提高分子刚性，增大分子内空间位阻，防止高温下分子卷曲，进而影响其抗高温降滤失效果。由此结构使得本专利技术钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂具有良好的抗高温降滤失效果。
[0020]2、采用多元烯烃衍生物来合成小分子支化核心，再通过含有特殊基团的单烯烃衍生物延长碳链，使得所合成的产品为具有一定支化度的聚合物，这种独特的结构，不仅能够使本专利技术降滤失剂在具备很好的高温降滤失效果的同时，还能够有效避免体系增粘，不影响现场的使用。
[0021]3、本专利技术在合成中后期，通过补充水，降低反应温度，同时补充分子量调节剂，控制所合成的产品分子量，一方面避免所合成分子量过大，另一方面减缓反应速度，防止聚合速度过快，导致爆聚。
[0022]4、反应完成后，通过向反应器中加入氧气和阻聚剂，消耗反应器中自由基，阻止反应的继续进行，从而控制反应所合成产品的分子量，保证所得产品性能。
[0023]5、由于具有支化结构，且含有大量的吸附基团，所以产品分散溶解性好，在使用时不易聚集成团，高温降滤失效果好，使用时不会导致增粘等情况，对钻井液流变性能影响小，具有优良的综合性能。
[0024]6、反应一次完成，工艺简单，所得到的产品质量稳定。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]本专利技术提供的抗高温降滤失剂具有抗温性强、降滤失效果好、对流变性能影响小等特点；本专利技术降滤失剂的制备方法，包括如下步骤：
[0027]1)将重量份为5～15的多元烯烃衍生物加入反应器中，边搅拌边加入重量份为10
的水，用碱性溶液调整体系pH值至8～10，并升温至35℃
±
2℃；多元烯烃衍生物优选为2,4
‑
己二烯酸；碱性溶液优选为氢氧化钠溶液，浓度为0.1mol/L。
[0028]2)用氮气作为保护气，排除反应器中的氧气。
[0029]3)向反应器中滴加一定浓度的引发剂，注意控制滴加速度，并保持体系温度在35℃
±
2℃，反应0.4～0.6小时；引发剂为过硫酸钾、亚硫酸氢铵、硫代硫酸钠中的一种或几种，引发剂浓度为质量分数40％，滴加速度为10s/滴。
[0030]4)分别再向反应器中滴加三种单体水溶液，三种单体分别是重量份为40～50的丙烯酰胺、重量份为25～45的2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸、重量份为10～20的N
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取多元烯烃衍生物配成水溶液A，在碱性条件以及保护气氛下，滴加引发剂、酰胺类单体、磺酸类单体和吡咯烷酮类单体，进行聚合反应；(2)聚合反应的反应体系粘度增加至60mPa.s以上时，加水稀释并降温，再加入分子量调节剂继续反应3～5h；(3)将保护气氛替换成空气气氛，再向反应体系中加入阻聚剂继续反应0.4～0.6h，将所得反应液烘干粉碎，得到钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂。2.根据权利要求1所述的钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碱性条件是调节pH值为8～10，保护气氛为氮气。3.根据权利要求1所述的钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述引发剂是质量分数为40％的过硫酸钾溶液、亚硫酸氢铵溶液和硫代硫酸钠溶液中的一种或几种，滴加速度为10s/滴；多元烯烃衍生物和引发剂之间的比例为(5～15)g：10mL；引发剂加入后反应0.4～0.6h后再加入单体。4.根据权利要求1所述的钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的多元烯烃衍生物为2,4
‑
己二烯酸；所述酰胺类单体为丙烯酰胺，磺酸类单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸，吡咯烷酮类单体为N
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乙烯基吡咯烷酮。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦波波，叶礼圆，周博，朱高胜，
申请(专利权)人：荆州市学成实业有限公司，
类型：发明
国别省市：