[發明專利]無規共聚物及其制備方法、應用以及鉆井液

有效

• 申請號: 201910204682.0
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN111718443B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 趙金洲;王琳;楊小華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F220/56;C08F222/38;C08F226/02;C08F220/38;C08F220/34;C09K8/035
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發明涉及高鈣高溫下鉆井液降低濾失量領域，公開了無規共聚物及其制備方法、應用以及鉆井液和降低鉆井液濾失量的方法。該無規共聚物含有式(1)所示的結構單元(A)、式(2)所示的結構單元(B)、式(3)所示的結構單元(C)，以及式(4)或式(5)所示的結構單元(D)，X為鹵素。該無規共聚物用作鉆井液中的降濾失劑可以降低含高鈣離子的鉆井液的濾失量。

技術領域

本發明涉及高鈣高溫下鉆井液降低濾失量領域，具體地，涉及一種無規共聚物及其制備方法，以及該無規共聚物在水基鉆井液中作為抗鈣抗高溫鉆井液降濾失劑的應用。

背景技術

隨著勘探開發的深入，鉆遇高溫、高鈣鹽及高壓高鈣鹽水等地層越來越多，施工中鉆井液濾失量和流變性難以維護，易造成井壁失穩、重晶石沉降、卡鉆等復雜情況。在高溫、高鈣鹽環境下，維持鉆井液性能的處理劑易發生降解、交聯、解吸附、去水化、絮凝等化學和物理變化，導致鉆井液的濾失量和流變性失控，不僅嚴重影響鉆探作業的速度，還大大增加了工程的安全風險。比如，在新疆塔河油田，塔中、巴麥、玉北及外圍勘探區域高鹽鈣及高壓高鈣鹽水地層分布范圍廣，存在大段鹽膏地層及含高鈣鹽水污染。如，瑪北1井鉆遇寒武系高鈣鹽水的鈣離子高達26000mg/L，氯離子高達179000mg/L，發生嚴重的溢流，井底返出鉆井液絮凝、固化，流動性差，中壓濾失量高達70-80mL，因高鈣鹽水不斷滲出，鉆井液維護處理難度極大，嚴重時導致井報廢。抗高溫高鈣降濾失劑成為新疆外圍勘探區域深井、超深井鉆井液的瓶頸技術之一。

降濾失劑是鉆井液核心處理劑之一，其主要作用在于促進鉆井液在井壁上形成低滲透率、薄而致密的濾餅，進而減少濾液向地層侵入，降低泥頁巖水化膨脹的發生幾率，實現井壁穩定?，F有的大部分降濾失劑，包括天然改性類和合成類，當Ca²⁺、Mg²⁺等游離的高價離子存在時，都會與其發生不可逆的強相互作用，在高溫條件下這種相互作用更為劇烈，導致處理劑分子發生基團變異、構象破壞，更甚至發生主鏈斷裂，嚴重影響其效用。

近年，國內外圍繞降濾失劑的抗高溫抗鹽性能開展了大量研究。主要采用含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)單體調整聚合物降濾失劑的鏈結構，通過側基官能團上的兩個甲基取代基以及磺酸基團等有效提高了產品的抗溫抗鈣鹽性能。

《AMPS/AM/AN三元共聚物降濾失劑的合成與性能》(王中華，油田化學，1995，12(4)：367-369)、《鉆井液降濾失劑P(AMPS-IPAM-AM)的合成與評價》(王中華，鉆井液與完井液，2010，27(2)：10-13)和《抗鈣鉆井液降濾失劑P(AMPS-DEAM)聚合物的合成》(王中華，精細與專用化學品，2010，18(4)：24-28)分別公開了AMPS/AM/AN三元共聚物、AMPS/IPAM/AM三元共聚物以及AMPS/DEAM二元共聚物，在含鈣鉆井液中均具有很好的抗溫降濾失性能。

CN201410777862.5公開了一種由AMPS、AA、AM、DMDAAC共聚的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑及其制備方法，分子量的大幅增加，使得其包被性、抑制性、熱穩定性與抗鹽鈣污染能力得到較大的提高。

《抗高溫抗高鈣降濾失劑DF-1的研制與評價》(蔣官澄等，油田化學，2015，32(1)：1-6)公開了引入納米二氧化硅(nano-SiO₂)合成了鉆井液降濾失劑P(AM-AMPS-AA-DMDAAC)/nano-SiO₂，耐溫、抗鹽、抗鈣性能良好。

但國內目前的降濾失劑只能在150℃下、Ca²⁺含量1.4×10⁴mg/L以內有效控制濾失量，缺乏在更高鈣離子含量下具有更高抗溫能力的降濾失劑；而且對相對分子質量控制不足，往往過高引起鉆井液靜結構力過強，不利于高溫高密度鉆井液流型控制。

由此可見，迫切需要具有抗鈣抗高溫性能的鉆井液降濾失劑。

發明內容