[發明專利]一種成膠聚合物及其制備方法、聚合物弱凝膠鉆井液

在審

• 申請號: 201811039345.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108949124A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 陶梅;羅霄;羅桂玲;任晗
• 申請（專利權）人: 克拉瑪依市恒祥科技有限責任公司;長江大學
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F220/56;C08F220/54;C08F220/58;C08F226/02;C08F222/38
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發明屬于水基鉆井液用聚合物弱凝膠及其制備領域，公開了一種成膠聚合物及其制備方法、聚合物弱凝膠鉆井液，成膠用聚合物以一定比例的烯基酰胺、烯基丙磺酸、烯基氯化銨、N,N?亞甲基雙丙烯酰胺四種單體為原料，通過自由基溶液聚合法共聚而成。該共聚物的相對分子質量為20～40萬，本發明的成膠用聚合物抗溫性能優良(抗溫可達220℃)，能夠在高溫、高礦化度環境中維持較強的成膠性能，且具備良好的降濾失性能，加入聚合物后的基漿體系流變性較好，且不會發生高溫增稠，能夠滿足當前深井鉆井作業的需求，其制備方法簡單，條件溫和，收率較高。

技術領域

本發明屬于石油鉆井過程中的水基鉆井液用聚合物弱凝膠及其制備領域，尤其涉及一種成膠聚合物及其制備方法、聚合物弱凝膠鉆井液。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：聚合物弱凝膠鉆井液體系因其具有對不同漏失性地層適應性強，可提高井壁穩定性，黏土相含量低，攜巖能力強且對儲層傷害小等優點，在國內外鉆井作業中得到了廣泛應用。可形成弱凝膠的交聯聚合物為此類鉆井液體系的核心組分，現階段應用最廣的成膠聚合物多為聚丙烯酰胺或聚多糖類，通過與鋁、鉻等高價金屬離子發生絡合作用，通過分子間交聯作用形成弱凝膠，或者以甲醛、苯酚等為交聯劑，最終生成交聯體系，其中鋁交聯劑在高溫環境中易發生沉淀析出，喪失交聯體系特性，而鉻、甲醛與苯酚交聯體系均存在嚴重的環境危害性，無法滿足日益嚴苛的現場施工要求。如能選用既具有聚合能力同時又可作為交聯劑的單體，通過與其他單體發生聚合形成自交聯體系，不僅能滿足現場低毒、低傷害的工藝要求，同時若交聯作用基于穩定的化學鍵連接時，更可增強交聯聚合物在高溫、高礦化度環境中的結構穩定性，在此基礎上，如向聚合物分子結構中引入剛性大側基與環狀結構，則可進一步增強其鏈剛性與機械、化學穩定性，進而賦予成膠聚合物以更優的耐溫與抗鹽鈣性能。

綜上所述，現有技術存在的問題是：鋁交聯劑在高溫環境中易發生沉淀析出，導致弱凝膠體系因喪失交聯特性而失去封堵漏失通道與調節流變性的能力，而鉻交聯劑、甲醛與苯酚交聯體系則對環境具有很大毒害作用，特別是甲醛與苯酚還具有高致癌特性，無法滿足愈加嚴苛的現場施工要求。

解決上述技術問題的難度和意義：本發明提供了一種可在高溫、高礦化度環境中維持交聯性能，且兼具環境友好性的成膠聚合物及其制備方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種可在高溫(220℃)、高礦化度環境中形成弱凝膠體系，進而封堵鉆井過程中出現的漏失通道的成膠聚合物及其制備方法、聚合物弱凝膠鉆井液。

本發明是這樣實現的，一種成膠聚合物的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，稱取四種單體，摩爾比為烯基酰胺：烯基丙磺酸：烯基氯化銨：N,N-亞甲基雙丙烯酰胺＝(15～20)：(4～8)：(2～5)：(0.5～1)；

步驟二，將烯基丙磺酸溶于去離子水，用適量堿性物質中和至pH＝7，倒入反應容器后投入烯基酰胺、烯基氯化銨與N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，混合攪拌，通氮氣排氧；

步驟三，通氮氣30分鐘后升溫至45～65℃，，加入0.3％～0.6wt％的引發劑，單體總濃度為15～30％，反應5～9小時后取出白色凝膠狀產物，即為成膠聚合物粗成品；

步驟四，將成膠聚合物粗成品溶于過量的有機溶劑，分離出沉淀物，烘干粉碎，即得本發明成膠聚合物。

進一步，所述步驟一中烯基氯化銨及其制備方法，包括以下步驟：

步驟一，稱取醇胺與氯丙烯，摩爾比為醇胺：氯丙烯＝(2～4)：(1～3)；

步驟二，將兩者倒入反應容器，混合攪拌，通氮氣30分鐘后升溫至40～60℃，反應4～9小時后取出黏稠液體，即為單體粗品；