丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法，该方法包括在引发剂和无机碱性化合物的存在下，在惰性气体保护下，将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠在水中进行聚合，其中，所述引发剂含有氧化还原引发剂体系和水溶性偶氮系引发剂。本发明专利技术还公开了所述的丙烯酰胺共聚物在聚合物包被剂中的应用。本发明专利技术提供的丙烯酰胺共聚物分子量高、在高矿化度的膨润土复合盐水浆中仍然具有高的表观粘度、且高温热滚后粘度上升率较低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法，该方法包括在引发剂和无机碱性化合物的存在下，在惰性气体保护下，将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠在水中进行聚合，其中，所述引发剂含有氧化还原引发剂体系和水溶性偶氮系引发剂。本专利技术还公开了所述的丙烯酰胺共聚物在聚合物包被剂中的应用。本专利技术提供的丙烯酰胺共聚物分子量高、在高矿化度的膨润土复合盐水浆中仍然具有高的表观粘度、且高温热滚后粘度上升率较低。【专利说明】丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
化学处理剂的使用是钻井液性能的好坏及井下安全钻井的关键，也是钻井液技术发展的主要标志。聚合物包被剂是可在钻井时产生的钻屑表面吸附、把整个钻屑包裹起来、以防止钻屑水化分散的高聚物。在钻井液中，化学处理剂中的包被剂既能抑制钻屑分散及粘土颗粒膨胀，又能抑制井壁泥页岩膨胀。因此，包被剂在提高聚合物包被剂对钻屑水化分散的抑制性的同时，也可改善钻井液的其他性能，如降滤失性等。 随着高温高盐地层油气勘探开发力度的加大，开展耐温耐盐钻井液用化学品的研究具有十分重要的实际意义。一般来说，高温会使钻井液滤失量增大、泥饼变厚、渗透性变大，从而使造壁性能变坏。同时，高温也会使钻井液固化，丧失流动性，从而彻底失效。深井和超深井的钻探对钻井液工艺技术提出了更高的要求，特别是高温下钻井液流变性和滤失量的控制成为制约钻井液技术发展的主要因素，原有的钻井液处理剂和钻井体系已不能完全满足超深井钻井技术发展的需要。另一方面，由于钻井所遇地层条件日趋复杂，钻井过程中钻遇高盐地层时盐岩溶解是造成井下复杂事故的主要原因，如缩径、井塌及卡钻等。针对高盐地层，往往需要增加钻井液的矿化度才可很好地解决盐岩溶解引起的系列问题，这就对钻井液处理剂的抗盐能力提出了更高的要求。为增加包被剂的抗高温性，从聚合物分子结构设计入手，以Magcobor, Baroid,Millpark, IDF, Degussa等几家著名的钻井液公司所提供的配方为例,其所使用的聚合物C-C主链的侧基上都含有磺酸基团(-SO3H),以提高其抗高温的能力。不论是较新的产品，如磺化聚合物Po Iy dr ill,或早已生产的产品如SSMA (磺化苯乙烯与马来酸配共聚物)均是如此。磺酸基团(-SO3H)是研制抗高温聚合物处理剂所必须的一个官能团。该类聚合物的抗温能力均能达到180°C以上。M-1公司开发了一种聚合物-聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，该聚合物分子量中等，电荷密度低(以克服高塑性黏度及对盐类、钻屑敏感的问题)，在180°C下稳定。在特殊表面电荷作用下，PVP和钻井液体系中加重剂(用于调节钻井液密度)发生交联，使钻井液具有良好的剪切稀释性和携带能力，改变聚合物加量可调整钻井液的塑性黏度。由于该处理剂是离子型和非离子型聚合物的混合物，能吸附在固相颗粒之间，在聚合物覆盖颗粒和聚合物之间产生弱网架结构，使钻井液可以保持高的剪切稀释性；另外，该聚合物和非离子聚合物产生协同效应，例如用其与乙烯基磺酸基共聚物配制的钻井液具有良好的流变性和高温稳定性。已开发出的FA系列产品目前广泛应用于油田现场，效果较好。FA是由多种阴离子、非离子、有机阳离子单体共聚而成的水溶性高分子聚合物，集强抑制与优良配浆性能于一体，在钻井液中用作增粘剂和包被剂。在15%膨润土复合盐水浆中，FA367产品浓度7.0g/L时，其滤失量小于IOmL ;160°C热滚后表观粘度上升率小于250%。但其性能尚需较大提升才能完全满足目前油气藏钻探对包被剂的要求。总的来说，新型抗高温耐盐钻井液包被剂的研发趋势是:适用于深井(大于4500m);抗温能力强(15(Tl80°C或更高);抗可溶性盐(如盐、石膏、氯化钙型盐水)；对环境友好、维护处理简单、费用低等。目前，聚合物钻井液抑制性上存在的问题主要是，缺少在高温高盐条件下对钻屑和井壁起抑制作用的包被剂。因此，获得更高分子量、在高温下且高矿化度的水中仍然具有高的表观粘度和好的页岩抑制性的包被剂是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服使用现有的聚合方法很难获得具有更高的分子量、在高温下且高矿化度的水中仍然具有高的表观粘度和好的粘土抑制性的聚合物的不足，提供一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法和该方法制备得到的聚合物作为包被剂的应用。本专利技术提供了一种丙烯酰胺共聚物的制备方法，该方法包括在水溶液聚合条件下，在引发剂和无机碱性化合物的存在下，在惰性气体保护下，将单体混合物在水中进行聚合，其中，所述单体混合物含有丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸碱金属盐，所述引发剂含有氧化还原引发剂体系和水溶性偶氮系引发剂。 本专利技术还提供了一种丙烯酰胺共聚物，该丙烯酰胺共聚物是通过本专利技术提供的方法制备的。本专利技术还进一步提供了上述丙烯酰胺共聚物在聚合物包被剂中的应用。采用本专利技术提供的方法，不仅能够获得具有更高分子量的丙烯酰胺共聚物，而且得到的丙烯酰胺共聚物在高温下、高矿化度的水溶液中仍然具有高的表观粘度(增粘性能)和好的页岩抑制性。具体地，采用本专利技术丙烯酰胺共聚物的制备方法制得的丙烯酰胺共聚物在浓度为7000毫克/升时在15重量％膨润土复合盐水浆中的表观粘度能够达到35mPa.s以上，将上述水溶液在160°C的基本无氧的环境中进行16小时的热滚老化试验，表观粘度上升率在115%以下。由此可见，根据本专利技术的丙烯酰胺共聚物具有高的分子量，在溶液中具有高的表观粘度，高温老化后表观粘度上升率低，具有优异的复合盐水浆中的增粘性能和高温老化后的抑制性能，特别适合用作钻井液聚合物包被剂。【具体实施方式】本专利技术提供了一种丙烯酰胺共聚物的制备方法，该方法包括在水溶液聚合条件下，在引发剂和无机碱性化合物的存在下，在惰性气体保护下，将单体混合物在水中进行聚合，其中，所述单体混合物含有丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸碱金属盐，所述引发剂含有氧化还原引发剂体系引发剂和水溶性偶氮系引发剂。本专利技术中，所述碱金属是锂、钠、钾、铷、铯或钫，优选所述碱金属为锂、钠或钾中的一种。本专利技术是通过在丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸碱金属盐聚合过程中使用氧化还原引发剂体系和水溶性偶氮系引发剂，从而制备在复合盐水浆中具有良好的增粘性能和高温老化后的抑制性能的丙烯酰胺共聚物，因此根据本专利技术的氧化还原引发剂体系和水溶性偶氮系引发剂的用量可以为本领域常用的用于自由基水溶液聚合的引发剂用量。优选地，以100重量份丙烯酰胺为基准，所述氧化还原引发剂体系中的氧化剂的用量为0.00002-0.0002重量份，氧化剂与还原剂的重量比为1:0.1-1.5 ;所述水溶性偶氮系引发剂的用量为0.00005-0.05重量份。根据本专利技术，所述引发剂体系中氧化剂与水溶性偶氮系引发剂的重量比可以根据具体的使用要求进行适当的选择。优选地，所述引发剂体系中氧化剂与水溶性偶氮系引发剂的重量比的重量比为1:0.25-2.5，进一步优选所述引发剂体系中氧化剂与水溶性偶氮系引发剂的重量比为1:0.5-2。在所述引发剂体系中氧化剂与水溶性偶氮系引发剂的重量比处于上述范围之内时，能够获得具有更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酰胺共聚物的制备方法，该方法包括在水溶液聚合条件下，在引发剂和无机碱性化合物的存在下，在惰性气体保护下，将单体混合物在水中进行聚合，其特征在于，所述单体混合物含有丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸碱金属盐，所述引发剂含有氧化还原引发剂体系和水溶性偶氮系引发剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林蔚然，黄凤兴，伊卓，刘希，赵方园，张文龙，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司， 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11