專利名稱：一種鉆井液用耐溫抗鹽降濾失劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆井施工用的鉆井液降濾失劑，更具體地說(shuō)，是一種聚合物型的耐溫抗鹽的鉆井液降濾失劑及其制備方法，可用于高溫、高鹽環(huán)境中鉆井施工。
背景技術(shù)：
降濾失劑是石油鉆井過程中重要的鉆井液處理劑，通過在井壁上形成低滲透率、 柔韌、薄而致密的濾餅，盡可能降低鉆井液的濾失量，減少有害液體向地層濾失，以保證鉆井的順利進(jìn)行。隨著世界能源需求的增加和鉆探技術(shù)的發(fā)展，鉆遇的地層日趨復(fù)雜，特殊井、超深井和復(fù)雜井?dāng)?shù)量增加，對(duì)鉆井液工藝技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。由于深井井底溫度可達(dá)200°C以上，對(duì)水基鉆井液性能的影響十分顯著，因而深井水基鉆井液的主要問題是抗高溫，其核心就是抗高溫的處理劑。聚合物降濾失劑是保證鉆井液性能的關(guān)鍵處理劑之一，目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的聚合物降濾失劑由于相對(duì)分子質(zhì)量高，為了在鹽水鉆井液和高溫條件下起到降濾失作用，就必須提高加入量，但當(dāng)加入量增大時(shí)會(huì)使鉆井液粘度提高，給現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用帶來(lái)麻煩，限制了聚合物處理劑的應(yīng)用；現(xiàn)有的聚合物降濾失劑抗溫能力不夠，導(dǎo)致鉆井液體系在高溫環(huán)境中流變性發(fā)生較大變化，高溫時(shí)表現(xiàn)為稠化或降解，使鉆井施工不能順利進(jìn)行。現(xiàn)有的高溫高鹽降濾失劑磺化酚醛樹脂(SMP)等基本可以滿足200°C以內(nèi)鉆井的需求，但是不能滿足超高溫條件下鹽水和飽和鹽水鉆井液的高溫高壓濾失量及流變性控制的需要。現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)開發(fā)了多種適合不同地層條件的抗高溫降濾失劑，并在現(xiàn)場(chǎng)得到了應(yīng)用。王中華等在“超高溫鉆井液體系研究(II)-聚合物降濾失劑的合成與性能評(píng)價(jià)” 《石油鉆探技術(shù)》(PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES 2009.7)中介紹了采用丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰氧-2-乙烯基甲基丙磺酸鈉和N，N- 二甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺、丙烯酸等單體共聚，合成了不同組成及不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物處理劑，該處理劑熱穩(wěn)定性好，在淡水、鹽水鉆井液中均具有較好的降濾失作用。孫金聲等在“抗高溫成膜降濾失劑CMJ-I的研制及其性能”《石油鉆探技術(shù)》(PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES 2004.3)中介紹了以乙烯、乙酸、甲醇和磺化劑為主要原料，通過高溫氧化、酯化、聚合、醇解及磺化合成了一種新型抗高溫水基鉆井液降濾失劑CMJ-1，能形成致密隔離膜，抗溫達(dá)180°C。US 5，789，349公開了一種含有可控交聯(lián)聚合物降失水劑的改進(jìn)型水基鉆井液體系，具有較好的熱穩(wěn)定性，其中可控交聯(lián)聚合物是由丙烯酰胺、含有磺酸基的單體、陰離子型的非磺酸基單體以及一定濃度的交聯(lián)劑共聚而成，抗溫可達(dá)到200°C。US 6，465，587公開了一種可以用于控制鉆井流體性能的共聚物，由丙烯酰胺、3_a Ilyloxyhydroxypropanesulfonate(AHPS)和其他單體聚合而成，AHPS單體在高PH值和飽和鹽條件下熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性好，特別適用于高溫下水泥漿流變性和濾失量的控制。US 7，651，980公開了一種能夠控制高溫濾失、主要由含丙烯酰胺的單體共聚而成
4的水溶性聚合物組成的水基鉆井液體系，該體系由淡水、(21 58) kg/m3濃度的封堵劑以及一定量的橋堵劑組成，具有良好的流變特性，其中橋堵劑由水溶性聚合物構(gòu)成，在鉆遇含一價(jià)鹽濃度不高于IOOOOppm的地層時(shí)，該鉆井液具有良好的降濾失特性，鉆井液經(jīng)260°C靜態(tài)老化16h后，HTHP(149°C )濾失量不大于25ml?？傮w說(shuō)來(lái)，隨著鉆遇地層的日趨復(fù)雜，深井、超深井越來(lái)越多，井底溫度可達(dá) (200 250) ！或更高，對(duì)鉆井液性能提出了更高的要求，降濾失劑是保證鉆井液性能的關(guān)鍵處理劑之一。現(xiàn)有技術(shù)的聚合物降濾失劑相對(duì)分子質(zhì)量高，為了在鹽水鉆井液和高溫條件下起到降濾失作用，就必須提高加入量，由此帶來(lái)的不利影響或者是使鉆井液粘度提高， 或者由于聚合物的高溫稠化或降解導(dǎo)致鉆井液體系的流變性不易控制。現(xiàn)有的高溫高壓降濾失劑磺化酚醛樹脂(SMP)等基本可以滿足200°C以內(nèi)鉆井的需求，但是不能滿足超高溫條件下鹽水和飽和鹽水鉆井液高溫高壓濾失量及流變性控制的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種降濾失劑及其制備方法，該種降濾失劑具有耐溫抗鹽的性能，在高溫高鹽條件下具有較好的降濾失特性，且在水溶液中溶解速度快，應(yīng)用非常方便。本發(fā)明的目的之一在于提供上述的降濾失劑。本發(fā)明的一種鉆井液用耐溫抗鹽降濾失劑，為一種無(wú)規(guī)共聚物，其結(jié)構(gòu)為下列通式之一
權(quán)利要求
1. 一種鉆井液用耐溫抗鹽降濾失劑，其特征在于所述的降濾失劑為一種無(wú)規(guī)共聚物，其結(jié)構(gòu)為下列通式之一
2.如權(quán)利要求1所述的降濾失劑的制備方法，包括以下制備步驟(1)將聚合單體加入盛有水的反應(yīng)器中，所述聚合單體為丙烯酰胺、丙烯酸和烯基磺酸鹽；加入分子量調(diào)節(jié)劑，并在該水溶液中加入堿性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)聚合體系的PH值為堿性；(2)向聚合體系中加入引發(fā)劑，引發(fā)聚合反應(yīng)；(3)將步驟O)中得到的共聚物剪切造粒、烘干、粉碎。
3.如權(quán)利要求2所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述降濾失劑的制備方法步驟(1)中的烯基磺酸鹽選自丙烯磺酸鈉或鉀、甲基丙烯磺酸鈉或鉀、異戊二烯磺酸鈉或鉀、對(duì)苯乙烯磺酸鈉或鉀中的至少一種。
4.如權(quán)利要求2所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述降濾失劑的制備方法步驟(1)中的聚合單體加入量，即丙烯酸、丙烯酰胺與烯基磺酸鹽的加入量的重量比為1 0 8) (3 12)。
5.如權(quán)利要求4所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述降濾失劑的制備方法步驟(1)中的聚合單體加入量，即丙烯酸、丙烯酰胺與烯基磺酸鹽的加入量的重量比為1 (3 6) 0 10)。
6.如權(quán)利要求2所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述降濾失劑的制備方法步驟(1)中的分子量調(diào)節(jié)劑為C3 C12硫醇類化合物，其用量為聚合單體總量的(o. 1 1. 0)wt%。
7.如權(quán)利要求2所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述降濾失劑的制備方法步驟O)中的引發(fā)劑為氧化-還原引發(fā)劑，由氧化劑和還原劑構(gòu)成，其用量為聚合單體總量的(0. 4 3. 0)wt%，其中所述的氧化劑與還原劑的重量比為(0. 5 3. 0) 1。
8.如權(quán)利要求7所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑中的氧化劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水中的至少一種； 所述引發(fā)劑中的還原劑選自亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、四甲基乙二胺、氯化亞鐵、氯化亞銅中的至少一種。
9.如權(quán)利要求2 8之一所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于所述降濾失劑的聚合反應(yīng)的起始溫度為20 70°C，反應(yīng)溫度為50 95°C ； 所述降濾失劑的聚合體系的PH值為8. 5 10. 0。
10.如權(quán)利要求9所述的降濾失劑的制備方法，其特征在于 所述降濾失劑的聚合反應(yīng)的時(shí)間為8 28分鐘。
全文摘要
本發(fā)明為一種鉆井液用耐溫抗鹽降濾失劑及其制備方法。本發(fā)明的降濾失劑，是由丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸鹽經(jīng)共聚反應(yīng)而得的無(wú)規(guī)共聚物；該共聚物的相對(duì)分子質(zhì)量為30～50萬(wàn)，其中共聚物中的丙烯酰胺組分、丙烯酸組分和烯基磺酸鹽組分的摩爾比為(2～8)∶1∶(1～8)。本發(fā)明的降濾失劑在高溫高鹽條件下具有較好的降濾失特性，且在水溶液中溶解速度快，應(yīng)用非常方便。
文檔編號(hào)C08F236/14GK102433108SQ201110300019
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉貴傳, 孟慶梅, 楊小華, 林永學(xué), 王治法, 王琳, 石秉忠, 薛玉志 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院