[發(fā)明專利]一種水基鉆井液用聚丙烯酰胺類包被劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410488756.5
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105505339A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龐雨微;袁俊秀;朱魁
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F220/56;C08F220/34;C08F220/06;C08F226/02;C08F230/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水基鉆井液用聚丙烯酰胺類包被劑及其制備方法，尤其涉及低分子量陽離子聚丙烯酰胺類包被劑及其制備方法。

背景技術(shù)

包被劑是聚合物鉆井液中的一種重要組分，聚合物包被劑的加入可以防止粘土分散，其分子能夠很快粘附到鉆屑及粘土表面，起到包被絮凝的作用，并且還能夠在井壁上形成內(nèi)外泥餅，起到減小壓差傳遞和濾液滲透的作用。包被劑通過有效地抑制鉆屑、井壁的水化分散，起到維持井壁穩(wěn)定、清除無用固相、維持低固相的目的。

目前，常用油田鉆井液體系使用的聚丙烯酰胺包被劑分子量較高，如河南油田應(yīng)用高分子強力包被劑乳液聚丙烯酰胺鉀鹽TL-A02，分子量為600-1400萬（王學(xué)良等，鉆井液與完井液，2006,32(1):80-83）。此類包被劑具有包被鉆屑，防止鉆屑水化分散的能力，但高分子量的包被劑在使用時造成體系粘度升高（范玉福，中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報，2008,22(1):4-5），并容易出現(xiàn)過度現(xiàn)絮凝的現(xiàn)象，造成泥漿濾失量增大，泥漿穩(wěn)定性不足；且由于分子量大，顆粒或粉末狀包被劑溶解時容易相互結(jié)成難以溶解的團塊，完全溶解耗時長，速度慢，嚴(yán)重影響施工進度。同時，頁巖、鉆屑以及粘土表面存在大量硅羥基，一般聚丙烯酰胺類包被劑分子結(jié)構(gòu)中缺少能與之產(chǎn)生相互作用的基團，包被抑制效果有待進一步加強。

因此，為穩(wěn)定鉆井液體系，增強包被抑制效果，便于施工，需要一種分子量低、溶解迅速、性能優(yōu)異的包被劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供了一種水基鉆井液用聚丙烯酰胺類包被劑。

本發(fā)明的目的之二在于提供了這種低分子量陽離子聚丙烯酰胺類包被劑的制備方法。

本發(fā)明所述的水基鉆井液用低分子量陽離子聚丙烯酰胺類包被劑，由以下三種單體共聚而成：

所述第一單體選自丙烯酰胺、丙烯酸鈉中的一種；

所述第二單體選自二甲基二烯丙基氯化銨、二乙基二烯丙基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨中的一種；

第三單體具有如下分子結(jié)構(gòu)：

其中，q為1-5。

本發(fā)明所述的陽離子聚丙烯酰胺類包被劑的粘均分子量為20萬-200萬。

本發(fā)明所述的陽離子聚丙烯酰胺類包被劑的制備方法包括以下步驟：

（1）將所述第一單體、所述第二單體和所述第三單體配制成水溶液，使得所述第一單體、所述第二單體和所述第三單體的總質(zhì)量占水溶液總質(zhì)量的10%-45%；

（2）在0-5℃下，持續(xù)向水溶液中通入惰性氣體氮氣以除去氧氣，保持30分鐘-60分鐘；

（3）在氮氣氛圍，10℃-35℃，引發(fā)劑的存在下，使所述水溶液進行溶液聚合1-6小時，出料，置于真空干燥箱中60℃干燥24小時，粉碎后得到低分子量陽離子基丙烯酰胺類包被劑；

其中按重量份數(shù)計，所述第一單體：60-85；所述第二單體：1-35；所述第三單體：0.5-5。

其中所述引發(fā)劑質(zhì)量占單體總質(zhì)量的0.005%-0.2%。

其中所述引發(fā)劑為氧化-還原體系引發(fā)劑，為過硫酸鈉-亞硫酸氫鈉、過硫酸銨-季戊四醇、異丙苯過氧化氫-氯化亞鐵中的至少一對。

使用本發(fā)明的陽離子聚丙烯酰胺類包被劑時，可以將其與如頁巖抑制劑、降濾失劑等其它組分復(fù)配成水基鉆井液來進行使用，其中包被劑的用量占水基鉆井液總重量的0.5%-1.5%。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，反應(yīng)采用水溶液聚合，反應(yīng)條件溫和，操作簡便，易實現(xiàn)工業(yè)化，具有極高的市場化前景。本發(fā)明的目標(biāo)物分子量低，溶解速度快，現(xiàn)場應(yīng)用方便，在分子結(jié)構(gòu)引入硅羥基，使其能夠與頁巖、鉆屑以及粘土表面形成更強的相互作用，包被抑制性能更優(yōu)。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明，其目的僅在于更好的理解本發(fā)明而非限制本發(fā)明保護的范圍。

實施例1