一种聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂及其制备方法。在纳米二氧化硅的存在下，采用胶束乳液聚合法成功合成了一种具有两亲嵌段疏水缔合聚合物包覆无机纳米二氧化硅的聚合物基纳米复合材料，它将无机纳米二氧化硅的刚性和热稳定性与两亲嵌段疏水缔合聚合物的特性结合在一起，使得该聚合物基纳米复合材料在既有两亲嵌段疏水缔合聚合物良好性能的基础上明显提高了聚合物的抗温性、耐盐性和增粘特性。将其作为钻井工程中钻井液用抗温耐盐降滤失剂，在高温和高矿化度下具有显著的降失水效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。在纳米二氧化硅的存在下，采用胶束乳液聚合法成功合成了一种具有两亲嵌段疏水缔合聚合物包覆无机纳米二氧化硅的聚合物基纳米复合材料，它将无机纳米二氧化硅的刚性和热稳定性与两亲嵌段疏水缔合聚合物的特性结合在一起，使得该聚合物基纳米复合材料在既有两亲嵌段疏水缔合聚合物良好性能的基础上明显提高了聚合物的抗温性、耐盐性和增粘特性。将其作为钻井工程中钻井液用抗温耐盐降滤失剂，在高温和高矿化度下具有显著的降失水效果。【专利说明】
本专利技术涉及一种具有两亲疏水缔合聚合物纳米二氧化硅的抗温耐盐降失水剂，特另Ij涉及一种钻井工程中钻井液用可降低滤失量的增粘、抗高温、耐盐，且具有“核壳”结构的聚合物基无机纳米二氧化硅降失水剂及其制备方法。
技术介绍
在钻井过程中，在压差的作用下钻井液中的液相渗入地层的现象称为失水，单位时间内失水量过大会带来一系列不良后果，如井壁坍塌、井眼缩小及钻井液发生稠化等问题，从而导致卡钻等事故。侵入地层的液相能造成地层内部粘土颗粒的膨胀和运移，导致生产层的堵塞，产液能力下降等。所以，为了减小钻井工程中钻井液向地层中的滤失量，保证井身安全，需要加入降失水剂，以达到减小滤失量的目的。聚合物是油田钻井中一类不可或缺的高温深井钻井液添加剂，其亲水性强，水化后有较大的水动力学体积，能有效的起到增粘降滤失的作用。目前在中国常用的钻井液降滤失剂主要存在耐温和耐盐的主要问题，在高温和高矿化度条件下，黏土 /共聚物分散体系常因聚合物热降解、聚合物分子链发生卷曲、体系粘度骤减或黏土粒子产生胶凝而失去稳定性，导致钻井液滤失量增大、流变性能变差等，从而不能很好地满足油田钻井需要。对于深井超深井，其高温高压的特点要求钻井液处理剂的热稳定性好，滤饼的可压缩性好等，因此必须用抗高温的钻井液体系。国内目前最有效的水基钻井液是“三磺”钻井液或者聚磺钻井液，处理剂主要包括磺化褐煤、磺化树脂和磺化浙青等，但在实际应用中还存在种种不足，这些常用的钻井液处理剂在高温、高矿化度和高压的影响下降失水的效果并不理想，尤其是处理剂的抗温耐盐性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于合成一类适用于钻探深井超深井的钻井液用两亲疏水缔合聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案:一种钻井液用两亲疏水缔合聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂，是先在反相乳液或超细乳液中合成两亲嵌段疏水缔合聚合物，然后在其溶液中加入纳米二氧化硅，使其分散接枝在聚合物基体中形成的聚合物基纳米复合材料。进一步地，上述聚合物基纳米复合材料中纳米材料为纳米二氧化硅，纳米二氧化娃的粒径小于50纳米。进一步地,上述聚合物是两亲嵌段疏水缔合聚合物。进一步地，上述聚合物是聚、聚、聚、聚或聚。进一步地，上述聚合物的聚合方法为反相乳液聚合或超细乳液聚合方法，且聚合分两步完成。第一步为在反相乳液或超细乳液中合成以上所述的两亲嵌段疏水缔合聚合物；第二步加入纳米二氧化硅，合成两亲疏水缔合聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂。进一步地,上述的两亲疏水缔合聚合物中疏水单体为苯乙烯St,且苯乙烯St:纳米二氧化娃=1:0.5~I (摩尔比),疏水苯乙烯占总单体摩尔数的5~15%。进一步地，上述两亲疏水缔合聚合物聚中各单体摩尔比为St:AM:AMPS:MA=1:3:5:1 ;聚中单体摩尔比为St:AM =AMPS:AA=I:3:5:1 ;聚中单体摩尔比为St:AMPS =MA=I~1.5:6:1~1.5 ;聚中单体摩尔比为St:AMPS:AA=1~1.5:6:1~1.5 ;聚中单体摩尔比为 St =MA=1:1。一种聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂包括:所 述聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂是由烯基酰胺、烯基磺酸、马来酸酐、苯乙烯、烯基羧酸和纳米二氧化硅为原料反应生成的两亲嵌段疏水缔合聚合物。所述原料烯基酰胺、烯基磺酸、烯基羧酸、马来酸酐和苯乙烯的摩尔比为I~3:5~7:1~2:1~2，纳米二氧化硅的摩尔数与烯基羧酸、马来酸酐或苯乙烯三种单体的摩尔数相同。一种聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂的制备方法包括:第一步:合成两亲嵌段疏水缔合聚合物:(I)依次将烯基酰胺、烯基磺酸、烯基羧酸、马来酸酐和苯乙烯在溶剂中进行混合搅拌后，置入反应釜并加热；上述烯基磺酸和烯基羧酸是在水中配成10~20wt.%的溶液，然后用碱液将pH值调至7~8。上述碱为氢氧化钠、强氧化钾、氢氧化铵中的一种或多种。(2)在反应釜中加入乳化剂，然后加入疏水反应单体苯乙烯，搅拌均匀；上述乳化剂为司班80、0P-10、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。(3)在反应温度为56~95°C时，通入氮气30分钟后，加入引发剂，反应6~7小时后得到胶状物即为两亲嵌段疏水缔合聚合物；上述引发剂重量为所有参与反应单体重质量的0.02~1% ;且引发剂为有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂、水溶性氧化还原类引发剂或者油溶性氧化还原类引发剂中的一种或多种。第二步，合成两亲嵌段疏水缔合聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂:(4)将第一步所得胶状产物按一定比例稀释，搅拌30分钟至均匀状态。(5)然后加入2~5%纳米二氧化硅溶液，再加入特定催化剂，反应2~3小时后，经有机溶剂沉淀后可得两亲嵌段疏水缔合聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂。上述沉淀剂为丙酮或无水乙醇或无水乙醇与水的混合溶液。本专利技术提供的技术方案的有益效果是:本专利技术提供的两亲嵌段疏水缔合聚合物包覆无机纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂无论是在淡水钻井液还是在饱和盐水钻井液中均有良好的降失水效果，且具有较强的抗高温新特性，形成的泥饼致密，薄而韧。这是因为这种两亲嵌段疏水缔合聚合物包覆无机纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂不仅具有两亲嵌段疏水缔合聚合物的特性，如共聚物分子链亲水亲油的两亲性质等，还具有无机纳米二氧化娃纳米粒子的刚性，尺寸稳定性和热稳定性等。因此，本专利技术提供的两亲嵌段疏水缔合聚合物包覆无机纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂将两亲疏水缔合聚合物的特性与无机纳米二氧化硅所具有的特性结合在一起，使得这种处理剂在具有两亲嵌段疏水缔合聚合物优良性质的基础上，通过无机纳米粒子明显改善了聚合物的抗温耐盐性能等。由于纳米二氧化硅表面具有较高的比表面积和高的表面能，处于热力学非稳定状态，因此在水溶液中极易集聚成团。本专利技术所提供的两亲嵌段疏水缔合聚合物包覆无机纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂在水溶液中表现出良好的水溶性和分散性，这种复合材料在水溶液中的行为特征说明了通过两亲疏水缔合聚合物包覆的方式可以显著的改善无机纳米二氧化硅的表面物化性质，从而实现了无机纳米粒子的功能扩大化。本专利技术提供的聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂，可有效的降低钻井过程中由于压差原因造成的钻井液滤液侵入地层的失水量，从而防止了由于此原因造成的井壁坍塌、井眼缩小及钻井液发生稠化等问题，减小卡钻等事故和侵入地层的液相能造成地层内部粘土颗粒的膨胀和运移，提高储层产液能力等。采用本专利技术提供的聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂，可显著提高井壁稳定性。产品试验结果表明，本专利技术提供的聚合物纳米二氧化硅复合材料较一般聚合物材料的抗温、耐盐能力较好。以聚/纳米二氧化硅为例，这是由于:①2-丙烯酰胺-2-甲基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物纳米二氧化硅抗温耐盐降失水剂，其特征在于：降失水剂是以含有羧基的烯烃类单体、含有磺酸基的烯烃类单体、苯乙烯及丙烯酰胺进行自由基胶束溶液聚合，然后所得聚合物包覆在无机纳米二氧化硅表面形成具有“核壳”结构的聚合物纳米二氧化硅复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛惠，邱正松，黄维安，沈忠厚，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：