一种低粘度聚合物降滤失剂的制备方法技术

本发明专利技术属于降滤失剂技术领域，具体涉及一种低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，有偶氮系化合物、过氧化物、分子量调节剂及塑化剂的条件下将高浓度丙烯酰胺与丙烯酸混合物进行共聚，通过交联剂进行化学结构控制，通过加入辅料降低聚合终温，并增加其聚合后胶体的硬度，最终所得降滤失剂产品丙烯酰胺

【技术实现步骤摘要】
一种低粘度聚合物降滤失剂的制备方法


[0001]本专利技术属于降滤失剂
，具体涉及一种低粘度聚合物降滤失剂的制备方法。

技术介绍

[0002]钻探深部复杂地层或海上油气藏一直是钻井行业的一个有待深入研究解决的重要问题，这类油气藏往往条件非常苛刻，对钻井技术的要求也很高，如果处理不好钻探此类地层的各类相关键技术，那么在钻井时，复杂情况就会接踵而至。对于这种复杂地层条件，钻井液需要良好的降滤失性能。钻井行业定义的滤失是指井壁附近的压力差会使水分透过井壁进入到地层中。在钻井过程中，钻井流体的滤失量需要严格控制，这也是钻井流体的一个非常重要的性能指标。如果滤失量过大，地层就会发生水化膨胀，导致钻杆更多的与井壁接触摩擦，对钻具造成损伤，增加成本，严重时会造成井壁失稳甚至坍塌等问题；如果钻井液滤失量失控导致较厚的泥饼，这就加剧了井壁和钻杆、钻头的摩擦，引发各种事故。所以，如何将钻井流体的滤失量控制在一个合理的范围内便成了一个关键的问题，而解决这一问题的重要途径便是在钻井流体中加入能减少流体滤失的处理剂，即降滤失剂。降滤失剂是保证钻井液性能稳定的重要处理剂，降滤失剂是泥浆处理剂的一种，是用以保证钻井液性能稳定，减少有害液体向地层滤失，以及稳定井壁、保证井径规则的重要泥浆处理剂。
[0003]目前，降滤失剂种类繁多，国内外学者对其研究也越来越多，这也从另一方面说明了钻井液目前所面临的各类问题越来越多，也充分说明了降滤失剂在钻井液中的重要地位。国内研制的环保型处理剂由于起步晚及国内钻井环境苛刻等因素的制约，相比于国外的发展较为缓慢。近几十年来，钻井液废弃物被不断地排放到生态环境中，其中所含的有毒物质不断地威胁着人类的健康甚至是生态平衡。
[0004]近年来钻井液降滤失剂的种类主要包括：淀粉类(羧甲基淀粉，代号CMS；羟丙基淀粉，代号HPS，改性抗温淀粉，代号DFD)；纤维素类(CMC，PAC，国外的Drispac)，腐殖酸类(褐煤，硝基腐植酸钠，铬腐殖酸，磺化褐煤，腐殖酸钾，等等；树脂类(磺化褐煤树脂(SPNH)，磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物(SLSP)，磺化酚醛树脂(SMP)国外的Resinex；丙烯酸类聚合物：水解聚丙烯腈及其钠盐、钾盐、铵盐等，HPAN，NaHPAN，KHPAN，NH4HPAN等。对于上述的降滤失剂，都存在难以降解或者降滤失效果不好的问题，难以达到两全其美的效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种粘度低、降滤失性能好、易降解且环保的低粘度聚合物降滤失剂的制备方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将丙烯酰胺单体在去离子水中搅拌溶解，待完全溶解无沉淀物后，依次加入塑化剂、辅料、丙烯酸，继续搅拌至完全溶解，一边降温一边缓缓加入稀释液碱中和至pH＝
7.0，温度控制在25℃以下，用去离子水将溶液补加至1kg，放入冰柜降温至6℃；
[0008]2)待降温完成后，将上述混合液转移至聚合用保温瓶中，加入偶氮系化合物、交联剂、链调节剂，充氮30min，充氮期间将pH调至8.2，30min后，保持充氮状态，加入氧化还原引发剂，继续充氮5分钟后，封闭保温瓶，聚合反应2
‑
5h；
[0009]3)聚合完成后取出胶体，使用螺杆造粒，流化床烘干，然后进行研磨筛分得到产品。聚合物的粒径筛分：150
‑
850μm的颗粒约占总量的75％，细粉含量小于10％，大颗粒继续研磨筛分。
[0010]进一步地，所述步骤1)中丙烯酰胺单体的加入量为聚合溶液总量的18wt％
‑
27wt％；进一步优选为20wt％
‑
25wt％；丙烯酸为水剂，纯度为100％，丙烯酸的加入量为聚合溶液总量的5wt％
‑
15wt％，进一步优选为7wt％
‑
10wt％。
[0011]进一步地，所述步骤1)中的塑化剂为分子量为8000以上的聚乙二醇，塑化剂的加入量为聚合溶液中固体物质总量的1wt％
‑
10wt％，进一步优选为3wt％
‑
7wt％。聚合时加入特定塑化剂，能够有效改善低分子量聚丙烯酰胺胶体的物理状态，便于后期处理。
[0012]进一步地，所述步骤1)中辅料为硫酸铵，辅料的加入量为聚合溶液的1wt％
‑
10wt％，进一步优选为3wt％
‑
6wt％。由于聚合浓度较高，聚合完成时终温较高，本专利技术采用硫酸铵吸收聚合时放出的热量，从而达到降低聚合终温、增加胶体硬度的效果。稀释液碱的浓度为50wt％。
[0013]进一步地，所述步骤2)中偶氮系化合物为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种，偶氮系化合物的加入量为丙烯酰胺单体摩尔数的0.001％
‑
0.01％。
[0014]进一步地，所述步骤2)中交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种复合使用，交联剂的加入量为丙烯酰胺单体摩尔数的0.001％
‑
0.01％。
[0015]进一步地，所述步骤2)中链调节剂为甲酸钠、亚磷酸、亚磷酸氢钾、亚磷酸氢铵、十二硫醇中的一种或几种，链调节剂的加入量为丙烯酰胺单体摩尔数的0.25％
‑
1％。
[0016]进一步地，所述步骤2)中的氧化还原引发剂包括氧化剂和还原剂，氧化剂为重铬酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、硝酸铈中的一种，氧化剂的加入量为丙烯酰胺单体摩尔数的0.001％
‑
0.01％；还原剂为亚硫酸氢钠、抗坏血酸
‑
L、亚硫酸氢钾中的一种，还原剂的加入量为丙烯酰胺单体摩尔数的0.001％
‑
0.01％。
[0017]进一步地，所述步骤2)中聚合反应的聚合初温为4
‑
8℃，聚合终温低于100℃，更优控制范围小于90℃。
[0018]本专利技术得到的聚合物降滤失剂产品分子量400
‑
500万，水解度15
‑
35％，在降滤失性能上的指标如下表1。
[0019]表1本专利技术聚合物降滤失剂产品降滤失性能指标
[0020][0021]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在有偶氮系化合物、过氧化物、分子量调节剂及塑化剂的条件下将高浓度丙烯酰胺与丙烯酸混合物进行共聚，通过交联剂进行化学结构控制，通过加入辅料降低聚合终温，并增加其聚合后胶体的硬度，最终所得降滤失剂产品丙烯酰胺
‑
丙烯酸共聚物分子量为400万
‑
500万之间，丙烯酸含量为20％
‑
50％，聚合浓度为22％
‑
32％，改善了聚合形成的胶体状态，具有粘度低、降滤失性能好、易降解的特性，能够更好的应用于钻井作业，同时有机氯含量为零，具有优秀的环保性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将丙烯酰胺单体在去离子水中搅拌溶解，待完全溶解无沉淀物后，依次加入塑化剂、辅料、丙烯酸，继续搅拌至完全溶解，一边降温一边缓缓加入稀释液碱中和至pH＝7.0，温度控制在25℃以下，用去离子水将溶液补加至1kg，放入冰柜降温至6℃；2)待降温完成后，将上述混合液转移至聚合用保温瓶中，加入偶氮系化合物、交联剂、链调节剂，充氮30min，充氮期间将pH调至8.2，30min后，保持充氮状态，加入氧化还原引发剂，继续充氮5分钟后，封闭保温瓶，聚合反应2
‑
5h；3)聚合完成后取出胶体，经过造粒、烘干、研磨、筛分后得到产品。2.如权利要求1所述的低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中丙烯酰胺单体的加入量为聚合溶液总量的18wt％
‑
27wt％；丙烯酸为水剂，纯度为100％，丙烯酸的加入量为聚合溶液总量的5wt％
‑
15wt％。3.如权利要求1所述的低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的塑化剂为分子量为8000以上的聚乙二醇，塑化剂的加入量为聚合溶液中固体物质总量的1wt％
‑
10wt％。4.如权利要求1所述的低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中辅料为硫酸铵，辅料的加入量为聚合溶液的1wt％
‑
10wt％，稀释液碱的浓度为50wt％。5.如权利要求1所述的低粘度聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中偶氮系化合物为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维，任建军，霍永新，徐坤，王曰鹏，张丽，
申请(专利权)人：东营宝莫环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：