[發(fā)明專利]水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑及其制備方法

在審

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• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104277801A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 竹學友;劉永貴;宋濤;董振華;趙亞濤;宋廣順;馬思瑤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;大慶石油管理局
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/24;C08F220/58;C08F220/06;C08F220/54;C08F226/10;C08F2/30
• 代理公司: 大慶知文知識產(chǎn)權代理有限公司 23115
• 代理人: 陳可鑫

技術領域

本發(fā)明涉及油田鉆井技術領域中一種增粘劑，尤其是一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑及其制備方法。

背景技術

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)有的中淺層油氣資源以無法滿足需要，嚴峻的能源形勢使深部油氣資源的開發(fā)顯得更為迫切，而隨著井深的增加井底溫度也隨之增高，井底高溫會對作為循環(huán)介質(zhì)的鉆井液產(chǎn)生破壞影響，主要體現(xiàn)在由于鉆井液處理劑發(fā)生高溫降解、高溫解吸附和高溫去水化等變化而導致的鉆井液流變性失控。因此，提高鉆井液主處理劑之一的增粘劑的抗溫性能是急需解決的問題之一。

目前水基鉆井液常用的增粘劑主要分為天然材料及其改性產(chǎn)品以及高分子聚合物類產(chǎn)品。其中天然材料及其改性產(chǎn)品由于自身結構的問題通常抗溫能力低于180℃；國內(nèi)抗溫超過200℃的高分子聚合物類產(chǎn)品也較少，合成時通常采用水溶液聚合法，該方法的主要特點是在去離子水中進行聚合得到液體半成品，進一步干燥并粉碎后得到粉末狀成品，該工藝在后期干燥過程中聚合物的官能團會被部分破壞導致產(chǎn)品性能損失，制成的粉末狀增粘劑在鉆井液中溶解性差導致現(xiàn)場使用不便，而且干燥工藝還會增加能耗及尾氣凈化成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于克服背景技術中的問題，而提供一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，抗溫達260℃，合成工藝簡單，采用反相乳液聚合方式合成，產(chǎn)品不需要干燥即可直接使用，減少了干燥設備的投入及相應干燥成本，且在現(xiàn)場應用過程中避免了干粉類產(chǎn)品不易溶解帶來的使用不便，而且增粘劑中的油相和乳化劑在鉆井液中還可起到一定的潤滑作用。

本發(fā)明解決其問題可通過如下技術方案來達到：該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，其有效成分是由烯基酰胺、烯基酸、烯基烷酮和烯基磺酸反應生成的共聚物；所述的烯基磺酸：烯基酸：烯基酰胺：烯基烷酮摩爾比為1～3：1～3：1～2：0.5～1。

所述的烯基酰胺選自丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺中的一種；烯基酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種；烯基烷酮是N-乙烯基吡咯烷酮；烯基磺酸選自甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸中的一種。

一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)水相的制備：

按摩爾比稱取單體，烯基磺酸：烯基酸：烯基酰胺：烯基烷酮摩爾比為1～3：1～3：1～2：0.5～1；將烯基酸、烯基磺酸、烯基酰胺和烯基烷酮溶于去離子水中充分溶解，在充分攪拌并水浴冷卻條件下用NaOH中和至中性；

(2)油相的制備：

在反應器中加入占步驟(1)中去離子水質(zhì)量百分比60％的乳化用油及占乳化用油質(zhì)量百分比10％的乳化劑，攪拌至充分混合；

(3)將步驟(1)制成的水相緩慢加入步驟(2)的油相當中，通氮氣30min充分除氧后，使用乳化機將油水兩相充分乳化；將反應溫度設為在50～60℃，加入單體總質(zhì)量分數(shù)0.05～0.1％的引發(fā)劑，反應6～8h，然后將溫度降至室溫，即得到鉆井液用乳液增粘劑。

所述的乳化用油為白油、煤油、液體石蠟中的一種，乳化劑為司盤-85、OP-10、吐溫-60的混合物；所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。

本發(fā)明與上述背景技術相比較可具有如下有益效果：該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，以乳液形式存在，在鉆井液體系中溶解速度快，用量少，現(xiàn)場使用方便；采用乳液聚合的方式直接得到產(chǎn)品，避免了后期干燥過程中聚合物的官能團會被部分破壞導致產(chǎn)品性能損失；減少了干燥設備的投入及相應干燥成本，有利于節(jié)能環(huán)保；與現(xiàn)有增粘劑相比，本發(fā)明的增粘劑具有理想的抗高溫能力，高溫下增粘劑分子被水解、氧化的程度低，高溫后粘度保留率高，并兼具降濾失和潤滑的效果。且在現(xiàn)場應用過程中避免了干粉類產(chǎn)品不易溶解帶來的使用不便。

具體實施方式：

下面將結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：

實施例1

將2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸24.78g、丙烯酸2.87g、N，N-二乙基丙烯酰胺10.14g、N-乙烯基吡咯烷酮2.21g溶解于100g去離子水中攪拌至完全溶解，用6.4gNaOH將PH值調(diào)節(jié)至中性，得到所需水相；在60g白油中加入8g司盤-85、1gOP-10、1g吐溫-60攪拌至完全溶解，得到所需油相。將所得的水相緩慢加入油相中，并通氮氣除氧30min，使用乳化機將油水兩相充分乳化；將反應溫度設為60℃，加入單體總質(zhì)量分數(shù)0.1％的過硫酸銨，反應6h，然后將溫度降至室溫，即得到鉆井液用乳液增粘劑。

實施例2