[發明專利]鉆井液用抗高溫抗復合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310543270.2
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103555296A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 宋芳
• 申請（專利權）人: 庫爾勒同益工貿有限責任公司
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F220/06;C08F220/56;C08F212/14;C08F226/10
• 代理公司: 云南派特律師事務所 53110
• 代理人: 龔筍根

技術領域

本發明涉及一種降失水劑，特別涉及一種鉆井液用抗高溫抗復合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法。

背景技術

隨著油氣井鉆探深度的增加，井底溫度、壓力不斷升高，對鉆井液處理劑的要求越來越高。由于超深井所鉆遇的地層復雜、井下高溫高壓以及作業周期長等，對鉆井液技術提出了更高的要求。高溫超深井鉆井液所面臨的主要技術難題如下：第一，鉆井液高溫穩定性問題尤為突出。因為在高溫作用下，鉆井液中的主要有機處理劑可逐漸變質、降解和失效，如淀粉類處理劑在溫度超過120℃時容易發酵，纖維素類和常用高聚合物類處理劑在溫度超過140℃時就會降解失效等。高溫下這些處理劑的物理、化學作用，最終引起鉆井液性能的變化或失效，可導致鉆井工程無法正常進行。第二，高固相含量下的鉆井液流變性及濾失性難以控制。高的地層壓力要求鉆井液必須高密度，固相含量也相當高，且固相粒度級配不合理時，使得鉆井液流變性及濾失性更難控制。為保持高溫高密度鉆井液的性能穩定，不得不加入多種較高濃度的處理劑，但由于各類處理劑間的高溫復雜反應，使鉆井液性能難以維護和調控。第三，往往要鉆遇多套壓力層系地層，安全密度窗窄，地層承壓能力差，塌、漏、卡等復雜情況共存。另外，常遇到的鹽膏泥混層的井壁穩定問題較突出，這對鉆井液的抗鹽、抗鈣、抗固相污染能力提出了更高的要求。

在國內，高溫超深井數量近年越來越多。降失水劑是用量最大的鉆井液處理劑之一。為實現鉆井作業的安全快速與較高的綜合效益，要求鉆井液具有合適的濾失造壁性能，因而降濾失劑成為產銷量最大、研究開發最活躍的鉆井液處理劑之一。鉆井液在深井高溫條件下能否保持較低的濾失量，關鍵要看降濾失劑的耐溫性是否良好。對于鉆穿高含鈣地層用的或用海水處理的鉆井液，要保證鉆井液的性能符合要求，必須研制抗鹽鈣的降濾失劑。

發明內容

本發明提出了一種鉆井液用抗高溫抗復合鹽聚合物的降失水劑及其制備方法，解決了現有技術中的不足，針對目前國內使用的鉆井液用降失水劑普遍存在抗鹽、抗高溫能力差的缺陷，以丙烯酸、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)為改性單體，合成了抗高溫抗復合鹽四元共聚物降失水劑。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種鉆井液用抗高溫抗復合鹽聚合物的降失水劑，它由以下重量百分比的原料組成：丙烯酸10-15%，氫氧化鈉6-8.5%，去離子水60-65%，丙烯酰胺4-8%，四苯乙烯磺酸鈉5-6%，N-乙烯基吡咯烷酮6-8%，引發劑0.1-0.5%。

進一步的，它由以下重量百分比的原料組成：丙烯酸12-13%，氫氧化鈉7-8%，去離子水62-63%，丙烯酰胺5-7%，四苯乙烯磺酸鈉5.2-5.8%，N-乙烯基吡咯烷酮6.5-7.5%，引發劑0.2-0.4%。

更進一步的，它由以下重量百分比的原料組成：丙烯酸12.2%，氫氧化鈉7.2%，去離子水62.3%，丙烯酰胺5.5%，四苯乙烯磺酸鈉5.5%，N-乙烯基吡咯烷酮7%，引發劑0.3%。

進一步的，所述引發劑為氧化還原引發體系。

進一步的，所述氧化還原引發體系為過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發體系或過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發體系。

進一步的，所述過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽引發體系中過硫酸鹽和亞硫酸氫鹽加入的重量比為1:1。

進一步的，所述過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發體系中過硫酸鹽和亞硫酸鹽加入的重量比為1:1

更進一步的，所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉；所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉。

上述的鉆井液用抗高溫抗復合鹽聚合物的降失水劑的制備方法，它包括以下步驟：

（1）將引發劑用去離子水重量的20-30%溶解，待用；

（2）將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至6.5-7.5，然后依次加入剩下的去離子水、丙烯酰胺、四苯乙烯磺酸鈉和N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌加熱至55-65℃；

（3）將步驟（1）中溶解的引發劑加入到反應釜中，在55-65℃下保溫攪拌7-9小時，得到無色透明或淺黃色粘稠液體，繼續在55-65℃下保溫攪拌1.5-2.5小時，灌裝出料。

進一步的，所述步驟（2）中將丙烯酸加入反應釜中，在冷卻的條件下加入氫氧化鈉至反應釜中中和PH值至7.0。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明中的鉆井液用抗高溫抗復合鹽聚合物降失水劑因帶有內酰胺基等官能團，具有良好的抗溫性，能抗180℃高溫；