[發明專利]水基鉆井液用環保型抗高溫抗鹽增粘劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110798876.5
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113583191A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 黃賢斌;孫金聲;呂開河;王韌;王金堂;劉敬平;姚如鋼;張現斌;張震;白英睿
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/18;C08F220/56;C08F212/14;C08F212/36;C08F2/30;C09K8/035;C09K8/24
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

本發明提供了一種水基鉆井液用環保型抗高溫抗鹽增粘劑的制備方法，包括：1)將乳化劑、酯類單體共溶于水中，充分剪切乳化，得乳液A；2)將烯類單體、醚類單體和交聯劑單體混合，以低速攪拌混合均勻，得水相B；3)將乳液A與水相B混合，攪拌乳化后，調節pH值至6?9，得混合反應液；4)于惰性氛圍、保溫60?80℃的環境下，將引發劑加入到所述混合反應液中，低速攪拌反應，反應結束即得聚合物增粘劑。本發明還提供了該聚合物增粘劑及其應用。本發明提供的水基鉆井液用增粘劑抗溫抗鹽能力優異，在200℃高溫、15％鹽加量條件下仍具有穩定性能。

技術領域

本發明涉及石油鉆井技術領域，具體涉及一種水基鉆井液用環保型抗高溫 抗鹽增粘劑及制備方法與應用。

背景技術

隨著對于深部超深部油氣儲層的開采力度加大，深部儲層高溫高壓等鉆井 環境給鉆井施工帶來了極大的挑戰。水基鉆井液是鉆探高溫地層的關鍵技術之 一，但是在鉆探深部儲層時，隨著地層溫度的增高，井內鉆井液中的各種組分 在高溫條件下容易發生降解、增稠等問題，嚴重影響鉆井質量。因此，提高水 基鉆井液在高溫條件下的穩定性對于安全高效的油氣鉆探起著至關重要的作用。

用于調整水基鉆井液流變性能的增粘劑是抗高溫鉆井液核心處理劑之一， 目前常用主要為高分子聚合物類增粘劑，主要的增粘機理是聚合物分子之間通 過橋聯作用形成網架結構來提高鉆井液粘度。聚合物類增粘劑的抗溫能力與其 分子結構密切相關，優化聚合物的分子結構可以顯著提高增粘劑的抗溫能力， 主要的優化方式為：1)分子一級結構應該選擇帶有C-C、C-N和C-S鍵為主鏈 的單體；2)二級結構要具有一定的支鏈型和體型結構；3)選擇具有耐水解和 剛性基團的單體。

中國專利CN201410419965.4公布了一種增粘劑制備方法，由丙烯酰胺、含 磺酸基單體A、吡咯烷酮類單體B按質量比10：(3-5)：(0.7-1.5)的比例混合 后，調節溶液pH值，加入交聯劑C、分子量調節劑D、引發劑，經共聚交聯得 網狀聚合物，抗溫135℃，隨著對深井超深井的勘探開發，這種增粘劑無法有效 的在高溫環境中發揮功用，并且其抗鹽性能未得到評價。

中國專利CN201910933017.5公布了一種改性植物膠增粘劑制備方法，由以 下重量份組分：瓜爾膠7～11份、水解聚丙烯酰胺0.6～1份、硼砂1.1～1.3份、 氫氧化鈉水溶液0.8～1.5份、環氧乙烷1.2～1.5份和聚氨酯6～6.5份。改性植 物膠增粘劑雖然具有一定的環保性能，但是在油田使用中，因其抗溫能力有限 往往達不到鉆井施工現場的要求，因此影響其廣泛使用。

現有水基鉆井液用增粘劑存在以下缺點：1)抗高溫能力不足，目前常用 的增粘劑在高溫條件下會發生高溫降解，性能會發生顯著改變；2)抗鹽能力的 不足。3)環保性能不足，隨著油田對于環保要求的提高，現有的水基鉆井液用 增粘劑難以滿足環保的要求。

發明內容

本發明使用不同的含烯基單體為主要原料，通過乳液聚合法制備了一種水 基鉆井液用環保型抗高溫抗鹽增粘劑及制備方法與應用，在200℃高溫環境中對 于水基鉆井液具有優異增粘性能且無毒易生物降解。

本發明首先提供了一種水基鉆井液用環保型抗高溫抗鹽增粘劑的制備方法， 包括：

1)將乳化劑、酯類單體共溶于水中，充分剪切乳化，得乳液A；

2)將烯類單體、醚類單體和交聯劑單體混合，共溶于水，以低速攪拌混合 均勻，得水相B；

3)將乳液A與水相B混合，攪拌乳化后，調節pH值為6-9，得混合反應 液；

4)于惰性氛圍、保溫60-80℃的環境下，將引發劑加入到所述混合反應液 中，低速攪拌反應，反應結束即得聚合物增粘劑；

其中，

烯類單體選自丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯磺酸鈉和甲基丙烯酰胺中的以任 意比例混合的兩種；