[發明專利]鉆井液用梳型聚合物降濾失劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201010254507.1
• 申請日: 2010-08-16
• 公開（公告）號: CN101967369A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 徐健;王立亞;孫德軍;蘇秀純;李洪俊;代禮楊
• 申請（專利權）人: 山東大學;中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F283/06;C08G65/48
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 于冠軍

技術領域

本發明涉及石油鉆井過程中耐溫耐鹽的降濾失劑及其制備方法，屬于降濾失劑技術領域。

背景技術

隨著現代社會對石油需求的不斷旺盛，石油勘探開發的難度也在不斷加大。現在，全球石油天然氣的開采開始呈現向陸地深層、環境惡劣區域和海洋發展的趨勢。

而為了實現鉆井作業的安全快速與較高的綜合效益，需提高鉆井液性能，使其在高溫、高壓、高密度條件下保持或基本保持其原有的性能。降濾失劑作為鉆井液添加劑，在鉆井作業中起到了重要的作用。其研究方向主要分為傳統原料改性和合成新型聚合物兩方面。合成聚合物類是用量最大的降濾失劑之一，其發展速度較快，并廣泛地應用于各種鉆井液中。目前主要是利用各種乙烯類單體通過不同的聚合方法來合成共聚物。

中國專利文獻CN101397491公開了一種《多元共聚油井水泥降濾失劑及其制備方法》，用2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮合成的四元聚合物降濾失劑；中國專利文獻CN101591527公開了一種《鉆井液用抗高溫防塌降濾失劑及其制備方法》，用丙烯酰胺單體、丙烯酸單體、陽離子單體合成了三元聚合物降濾失劑；這兩種聚合物具有較好降濾失作用的前提下，其反應流程復雜且高溫條件下反應對設備動力要求較高。中國專利CN101735780A公開了一種《抗高溫抗鹽鉆井液降濾失劑的制備方法》，用丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸合成了三元聚合物降濾失劑；中國專利CN101531887公開了一種《鉆井液用抗高溫聚合物降濾失劑及其制備方法》，用烯基磺酸、烯基酰胺、烯基烷酮和烯基季銨鹽合成了四元聚合物降濾失劑；這兩種方法操作簡單，且合成的聚合物具有良好的降濾失性能，但其對高溫后飽和鹽水基漿的流變性能控制不理想，出現了明顯的高溫增粘現象。

總的來講，合成聚合物降濾失劑應該兼顧其反應條件和降濾失效果兩個方面的因素，并且應該具有較好的控制鉆井液流變性能穩定的特點。

發明內容

本發明針對現有鉆井液用降濾失劑存在的抗溫抗鹽性能和流體流變性能穩定性差等不足，提供一種抗溫抗鹽性能好、流體流變性能穩定的鉆井液用梳型聚合物降濾失劑，同時提供一種合成條件溫和、設備要求低、工藝簡單的該梳型聚合物降濾失劑的制備方法。

本發明的鉆井液用梳型聚合物降濾失劑，其結構式如下：

其中b＝5％～10％，c＝15％～35％，a＝1-b-c，m＝7～20。

上述鉆井液用梳型聚合物降濾失劑的制備方法，以聚乙二醇單甲醚(PEGM)與馬來酸酐(MA)酯化反應得到大分子單體，再配以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)兩種單體，采用溶液聚合法共聚得到梳型聚合物降濾失劑，具體包括以下步驟：

(1)將聚乙二醇單甲醚(PEGM)與馬來酸酐(MA)在60℃～70℃、氮氣保護下酯化反應2小時～3小時，其中聚乙二醇單甲醚(PEGM)與馬來酸酐(MA)的摩爾比為1∶1.04～1.1，得到聚乙二醇單甲醚馬來酸酐酯化物(PEGM-MA)，所述聚乙二醇單甲醚的相對分子量為350～750；

(2)將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以質量比1∶4溶于水中，在0℃～4℃條件下用堿性溶液調節pH值至7～8，然后加入質量濃度為20％的丙烯酰胺(AM)溶液，并加熱升溫至70℃～80℃，加入步驟(1)得到的聚乙二醇單甲醚馬來酸酐酯化物(PEGM-MA)，控制單體總質量濃度為20％，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和聚乙二醇單甲醚馬來酸酐酯化物(PEGM-MA)的摩爾比為1～3∶6～8∶1；將各物質攪拌均勻，通氮氣30分鐘后加入占單體總質量0.8％的引發劑過硫酸鹽，采用水溶液聚合法共聚；所述單體指的是聚乙二醇單甲醚(PEGM)與馬來酸酐(MA)酯化反應得到大分子單體、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)這三種單體總和(控制單體總質量濃度為20％是指這三種單體總的質量濃度為20％)；

(3)繼續反應6小時～8小時后，得粘彈性共聚物溶液，用丙酮洗滌沉淀，得白色沉淀物，烘干粉碎，即得梳型聚合物降濾失劑。

本發明制備的梳型聚合物降濾失劑結構中含有酰胺和磺酸基團，在鉆井液中抗溫達200℃，可以起到抗溫耐鹽的作用，以聚乙二醇單甲酯作為側鏈，具有較強的水化能力以及特殊的濁點效應，可以在高溫的條件下穩定鉆井液，并保持鉆井液良好的流變性能；并且制備反應條件溫和，對設備要求低，在酯化和共聚反應中，反應溫度都不超過80℃。

具體實施方式

實施例1