[發明專利]一種聚合物降濾失劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210254836.5
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102746834A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 王中華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團中原石油勘探局鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F220/58;C08F220/38;C08F220/56;C08F226/06;C08F2/38;C08F4/40
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

技術領域：

本發明涉及一種聚合物降濾失劑及其制備方法，屬油田化學鉆井液處理劑技術領域。

技術背景：

隨著鉆遇地層的日趨復雜，深井、超深井越來越多，井底溫度可達200℃以上的超高溫，超高溫條件下對鉆井液性能提出了更苛刻的要求，降濾失劑是保證鉆井液性能的關鍵處理劑之一，因此其性能好壞是保證鉆井液性能優劣的關鍵。目前現場應用的聚合物降濾失劑相對分子質量高，為了在鹽水鉆井液和高溫條件下起到降濾失作用，就必須提高加入量，帶來的不利影響是使鉆井液粘度提高，流變性不易控制。本專利發明人采用丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰氧-2-乙烯基甲基丙磺酸鈉和N，N-二甲基丙烯酰胺，與丙烯酰胺、丙烯酸等單體共聚，合成了MP488降濾失劑，LP527解絮凝降濾失劑，兩者熱穩定性好，在淡水、鹽水和飽和鹽水鉆井液中均具有較好的降濾失作用，抗溫大于220℃（石油鉆探技術,2009,37(4)1-6）。楊小華等針對需要研制的具有較強的降濾失能力，且其1％水溶液的黏度低于15mPa·s的超高溫聚合物降濾失劑PFL-1，在鉆井液中的黏度效應小，熱穩定性好，抗溫抗鹽能力強，用該降濾失劑處理的鉆井液即使經過240℃高溫老化后其濾失量仍然較低，與SMC、SMP等具有較好的配伍性，已在徐聞X3井成功應用（石油鉆探技術，2010，38（2）：37-42）。專利發明人采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AA），在磺化酚醛樹脂（SMP）存在下，合成的P(AMPS-AM-AA)/SMP復合聚合物降濾失劑，抗溫達240℃，在淡水、鹽水鉆井液中均具有較好的降濾失作用，與SMP相比，對高密度鉆井液黏度影響較小，與SMC等具有良好的配伍性，可以有效控制高密度鉆井液的高溫高壓濾失量和流變性（石油鉆探技術,2010,38(3):8-12）。在磺化酚醛樹脂的基礎上，通過分子修飾得到的抗鹽高溫高壓降濾失劑HTASP，在鹽水和飽和鹽水鉆井液中均具有較好的控制高溫高壓濾失量的能力，與磺化褐煤（SMC）和降濾失劑LP527、MP488等具有良好的配伍性，與LP527、MP488和SMC等組成的高密度鹽水鉆井液體系高溫穩定性好，流變性易于控制，高溫高壓濾失量小于16mL（石油鉆探技術,2009,37(5):5-9）。US5789349公開了一種含有可控交聯聚合物降失水劑的改進型水基鉆井液體系，具有較好的熱穩定性，其中可控交聯聚合物是由丙烯酰胺、含有磺酸基的單體、陰離子型的非磺酸基單體以及一定濃度的交聯劑共聚而成，抗溫可達到200℃；US7651980公開了一種能夠控制高溫濾失的、主要由含丙烯酰胺單體的水溶性聚合物組成的水基鉆井液體系，該體系由淡水、21～58kg/m³濃度的封堵劑、以及一定量的橋堵劑組成，具有良好的流變特性，其中橋堵劑由水溶性聚合物構成，在鉆遇含一價鹽濃度不高于10000mg/L的地層時，該鉆井液具有良好的降濾失特性，鉆井液經260℃靜態老化16h后，高溫高壓（149℃）濾失量不大于25mL。

現有的聚合物降濾失劑基本可以滿足200℃以內鉆井的需求，但是不能滿足超高溫條件下，特別是鹽水和飽和鹽水鉆井液高溫高壓濾失量及流變性控制的需要。

發明內容：

本發明的目的為了克服現有的聚合物降濾失劑不能滿足超高溫和/或高鹽（飽和鹽）環境下的安全鉆井施工的需要，提供一種相對分子質量較低、具有降濾失和解絮凝雙重作用的聚合物降濾失劑。

同時本發明的目的還在于提供一種聚合物降濾失劑的制備方法。

為了實現上述目的,本發明通過以下技術方案加以實現：

一種聚合物降濾失劑，由丙烯酰胺(AM)、酸性單體2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氧丁磺酸(AOBS)以及耐水解單體N-乙烯基己內酰胺（NVCL）在相對分子質量調節劑和引發劑存在的條件下，在水溶液中進行共聚而成。

一種聚合物降濾失劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將溶解后氫氧化鈉15～25份加入反應釜，然后在攪拌和冷卻下加入酸性單體即20～104份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、31～62份丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)，攪拌至全部溶解后，將體系的pH值調節到6.0～11.0，然后加入10～40份丙烯酰胺（AM）和7～49份N-乙烯基己內酰胺（NVCL），攪拌使其溶解；

（2）將上述單體的反應混合物轉至聚合物反應器中，在攪拌下依次加入0.01～7份相對分子質量調節劑、0.1～1.5份氧化-還原引發劑，聚合反應的起始溫度為10～80℃，維持聚合反應時間為5～60分鐘，最后得到多孔彈性體；