[發明專利]抗高溫有機/無機雜化聚合物降濾失劑及制備方法

在審

• 申請號: 202011381328.4
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112457454A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 蘇俊霖;尹雨紅;左富銀;趙洋;李立宗;程翰銳;張愛
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/56;C08F226/04;C08F226/10;C09K8/035
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本發明公開了一種水基鉆井液抗高溫有機/無機雜化聚合物降濾失劑及制備方法。將丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和N?乙烯基吡咯烷酮3種有機單體按比例混合均勻后調節PH至9轉移至三口燒瓶中，通入氮氣的同時加入無機單體改性納米二氧化硅經超聲分散儀超聲分散25min后轉移至三口燒瓶中，加熱升溫至70℃，加入引發劑，攪拌反應7h，得乳白色粘稠液體，經冷卻、干燥、研磨粉碎后制得有機/無機雜化四元接枝共聚物。在本發明中，所用四種反應單體均不含磺化基團，其在150℃～210℃條件下降濾失效果較優于油田常用磺化類抗高溫降濾失劑，表明該降濾失劑不僅對環境友好且具有良好的降濾失性以及抗溫可達210℃。

技術領域

本發明涉及鉆井液領域，具體涉及一種水基鉆井液抗高溫有機/無機雜化聚合物降濾失劑及其制備方法。

背景技術

隨著能源需求的不斷加大，深層以及非常規油氣藏勘探開發成為近年全球油氣勘探開發的重點。深層油氣藏因其埋藏深，井底溫度高，導致井下漏失事故頻發；非常規油氣藏例如頁巖油氣藏，因泥頁巖中含有水敏性黏土礦物，當與鉆井液接觸時，會引起泥頁巖水化膨脹，使得中深層泥頁巖的井壁穩定成為制約頁巖氣開采的瓶頸。因此，如何形成低滲透率的高質量濾餅，在減少鉆井液濾失量的同時保證其具有抗高溫性，成為鉆井液用降濾失劑研制的重點。

目前國內外油田常用的抗高溫降濾失劑主要為磺化類產品，如磺甲基酚醛樹脂(SMP)和磺化褐煤樹脂(SPNH)等，而磺化類降濾失劑對環境有污染，需進行廢棄鉆井液處理，增加了后處理成本，因此研制一種去磺化且具有抗高溫、環保性的降濾失劑對深層以及非常規油氣藏的開采具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于深層頁巖地層的水基鉆井液抗高溫有機/無機雜化聚合物降濾失劑及其制備方法，以解決現有技術中所存在的問題。

本發明目的之一是提供一種非磺化抗高溫有機/無機雜化聚合物降濾失劑，是由丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)3種有機單體和改性納米二氧化硅1種無機單體，加入引發劑過硫酸銨和亞硫酸氫鈉，利用自由基共聚反應生成的一種四元接枝共聚物。

所述的丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的質量比為(1～10):(1～7):(1～5)，優選(3～7):(1～5):(1～3)；改性納米二氧化硅(M-SiO₂)的質量為溶液總體積的0.5％～2％，優選0.5％。

本發明目的之二是提供所述聚合物降濾失劑的制備方法，可包括以下步驟：

(1)按比例將丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)加入100mL去離子水中混合攪拌均勻，并調節溶液的pH值至9。

所述的丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和N-乙烯基吡咯烷酮三種單體的質量比為5:4:3，總加量為溶液總體積的30％，調節pH值的試劑為氫氧化鈉水溶液。

(2)按比例將改性納米二氧化硅加入100mL去離子水中，并使用超聲波分散儀超聲分散25min，使改性納米二氧化硅充分分散，制得改性納米二氧化硅懸浮液。

所述的改性納米二氧化硅為經KH570改性后的納米二氧化硅，其粒徑為20nm，比表面積為140.21m²/g，改性納米二氧化硅加量為配置懸浮液時溶液體積的5％。

(3)將步驟(1)中配置好的溶液轉移至250mL三口燒瓶中，在氮氣保護下加熱，并加入10mL由步驟(2)中配置好的改性納米二氧化硅懸浮液。

(4)升溫至70℃，向步驟(3)中加入一定量的引發劑，攪拌反應7h，得乳白色粘稠液體。

所述的引發劑為過硫酸銨與亞硫酸氫鈉，質量比為1:1，總用量為體系單體總質量的0.4％。