[發明專利]一種水基高分子頁巖抑制劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201410240438.7
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103980421A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王海花;孫成林;費貴強;沈一丁
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/34;C08F220/14;C08F220/06;C08F220/58;C08F220/18;C08F226/02;C08F212/08;C08F212/12;C08F2/22;C09K8/035
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及一種頁巖抑制劑及其制備方法，特別涉及一種水基高分子頁巖抑制劑及其制備方法。

背景技術

隨著全球油田的大量開采，油田開采已進入中后期，開采過程中產生了大量問題，如扭矩過大、起下鉆遇阻、卡鉆、機械鉆速低、井壁失穩、井漏和地層傷害等，其中井壁失穩成為迫待解決的問題。國內外專家對此進行了積極的探索，傳統方法是采用油基和合成基鉆井液。鉆井液抑制性不足易引起水敏性井段失穩、油氣層污染等問題。而泥頁巖的井壁穩定問題是鉆井工程中的一大技術難題，井壁不穩定現象的發生會延長鉆井周期、影響固井質量、妨礙測井及地質資料的準確獲取，甚至導致油井報廢、延誤新油田的發現等系列井下復雜情況和事故。傳統的提高鉆井液抑制性能的方法，常常以犧牲部分鉆井液穩定性能為代價，給鉆井液性能維護造成困難。

此外，隨著環保部門對鉆井液和鉆屑毒性的控制日益嚴格，油基和合成基鉆井液的使用受到了很大程度的限制。因此，高性能水基鉆井液及相應的水性處理劑成為目前研究的重點。高性能水基鉆井液主要由頁巖抑制劑、包被劑、防聚結劑和降濾失劑等組成。其中，頁巖抑制劑(又稱防塌劑)作為高性能水基鉆井液的關鍵處理劑，種類繁多。目前，頁巖抑制劑主要有以下幾類：(1)無機鹽類；(2)磺化瀝青類；(3)胺類；(4)有機硅類；(5)醇類；(6)胺基聚醇等。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種環保、與鉆井液其他處理劑具有良好協同效應的水基高分子頁巖抑制劑及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種水基高分子頁巖抑制劑的制備方法，將膠體穩定劑、丙烯酰胺類單體、水溶性陽離子乙烯基單體、親油性乙烯基單體、含羧基的乙烯基單體、引發劑和水按(1-10)：(30-150)：(10-80)：(5-60)：(5-20)：(0.5-6)：(200-600)的質量比加入到反應器中，于60-90℃下反應4-8h后，得到水基高分子頁巖抑制劑。

所述膠體穩定劑為羧甲基纖維素。

所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺中的一種或兩種任意配比的混合物。

所述水溶性陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、對-乙烯基芐基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或兩種任意配比的混合物。

所述親油性乙烯基單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基苯乙烯中的一種或兩種任意配比的混合物。

所述含羧基的乙烯基單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或兩種任意配比的混合物。

所述引發劑為雙氧水、過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽中的一種。

一種根據上述的制備方法得到的水基高分子頁巖抑制劑。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果：本發明以丙烯酰胺類單體、水溶性陽離子乙烯基單體、親油性乙烯基單體和含羧基的乙烯基單體等為主要原料，在引發劑的引發下及少量膠體穩定劑的作用下，通過無皂乳液聚合制備了一系列的水基聚丙烯酸酯頁巖抑制劑。本發明在產品制備過程中，于高分子分子鏈上同時引入了陰離子單體和陽離子單體，高分子帶有兩性電荷，使其既可以發揮陽離子的優勢，又可以抵抗陰離子的干擾。此外，本發明的制備方法中采用無皂乳液聚合方法，無需添加表面活性劑，實現了綠色環保。本發明制備方法簡單，容易操作，便于工業化生產。

本發明制得的產品具有良好的頁巖抑制能力，能夠顯著抑制泥頁巖水化膨脹，與無機鹽有良好的配伍性。本發明制得的產品為一種新型的能夠顯著提高頁巖回收率、降低膨脹率的水基高分子頁巖抑制劑劑。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種水基高分子頁巖抑制劑的制備方法：將羧甲基纖維素、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、過硫酸銨和水按1：30：10：7：5：0.8：260的質量比加入裝有回流冷凝管、導氣管、溫度計的反應器中，將溫度升至70℃，反應4h后，即制得到水基高分子頁巖抑制劑。

添加質量分數為0.225％的本發明產品，頁巖回收率為14.9％，膨脹率為16.38％。

實施例2