本發(fā)明涉及鉆井液降濾失劑制備領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井液用磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑的制備方法。

背景技術(shù)：

鉆井液濾失量過(guò)大時(shí)不僅會(huì)導(dǎo)致鉆井液的流失，還會(huì)引起井壁失穩(wěn)、井壁坍塌、污染儲(chǔ)層等各種問(wèn)題。降濾失劑是鉆井作業(yè)用量最大的材料之一，在鉆井液中加入適量的降濾失劑可達(dá)到很好的降濾失效果。一旦抗高溫降濾失劑在鉆井液中發(fā)生降解，鉆井液的抗溫性大幅下降就會(huì)引起鉆井液流變性變差，鉆井液絮凝分層，甚至出現(xiàn)惡性濾失、泥餅變厚等問(wèn)題，造成卡鉆、埋鉆、井塌等各種事故。目前國(guó)內(nèi)常用的磺化酚醛樹(shù)脂類(lèi)降濾失劑和磺化褐煤樹(shù)脂降濾失性效果好，能抗180℃高溫，但用量較大，且在使用時(shí)存在在鹽水中有黏度損失，容易被高價(jià)離子污染等缺陷，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。

另外隨著石油開(kāi)采量的加大，很多油田都進(jìn)入高溫深層采油區(qū)，開(kāi)采難度越來(lái)越大，部分開(kāi)采區(qū)域要求降濾失劑能抗200℃以上高溫。耐溫抗鹽型聚合物類(lèi)降濾失劑在油田開(kāi)發(fā)中具有很大的應(yīng)用潛力，本發(fā)明研制出一種既能抗高溫，又能抗鹽的降濾失劑，能夠解決深層油田油氣開(kāi)采過(guò)程中鉆井液濾失量過(guò)大問(wèn)題，為高溫深層油氣開(kāi)發(fā)提供新的突破口。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鉆井液用磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑的制備方法，該降濾失劑在淡水、飽和鹽水和復(fù)合鹽水鉆井液中均有良好的降濾失性能，能抗200℃高溫，使用方便。

一種鉆井液用抗高溫降濾失劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟:

1）在裝有30~50份腐殖酸鉀的反應(yīng)釜中加入60~100份去離子水，室溫?cái)嚢枞芙夂螅脡A性試劑調(diào)節(jié)ph至10~11，然后加入6~10重量份甲醛、6~10重量份磺化劑亞硫酸氫鈉，攪拌升溫至70~75℃，反應(yīng)3~4h后降溫；

2）將15~25份丙烯酰胺、5~15份烷基丙烯酸、10~20份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5~15份n-乙烯基吡咯烷酮溶于70~150份去離子水中后加入步驟1）中反應(yīng)釜，攪拌0.5h，同時(shí)加入0.13~0.25份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，升溫，將0.27~0.5引發(fā)劑（過(guò)硫酸鈉、亞硫酸氫鈉）配成溶液，慢慢交替加入反應(yīng)釜中，滴加時(shí)間為0.5h，滴加完畢后在55~60℃保溫4h，出料，冷卻得到磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑。

有益效果：本發(fā)明提供一種鉆井液用磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑的制備方法，該降濾失劑抗鹽能力強(qiáng)，原料相對(duì)容易獲取，在制備過(guò)程中過(guò)程加入了引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，其是一種高效活性物質(zhì)，具有驚人的催化性能，有利于合成樣品過(guò)程中單體的聚合，將分子鏈長(zhǎng)度控制在所需范圍內(nèi)。以丙烯酰胺、烷基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、n-乙烯基吡咯烷酮為主要單體合成的該產(chǎn)品，抗溫抗鹽能力突出，且其在鉆井液中較低濃度的用量即可大幅度降低鉆井液濾失量。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在裝有50份腐殖酸鉀的反應(yīng)釜中加入100份去離子水，室溫?cái)嚢枞芙夂?，用堿性試劑調(diào)節(jié)ph至10~11，然后加入10重量份甲醛、10重量份磺化劑亞硫酸氫鈉，攪拌升溫至70~75℃，反應(yīng)3~4h后降溫，

將25份丙烯酰胺、5份烷基丙烯酸、10份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、10份n-乙烯基吡咯烷酮溶于100份去離子水中后加入步驟1）中反應(yīng)釜，攪拌0.5h，同時(shí)加入0.2份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，升溫，將0.4份引發(fā)劑（過(guò)硫酸鈉、亞硫酸氫鈉，n過(guò)硫酸鈉：n亞硫酸鈉=1.3:1）配成溶液，慢慢交替加入反應(yīng)釜中，滴加時(shí)間為0.5h，滴加完畢后在55~60℃保溫4h，出料，冷卻得到磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑。

上述乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料制備方法如下：

步驟1、將7.08份硝酸鉻、18.91份硝酸鋅、7.35份硝酸鋁和5.68份硝酸鐵溶于100份水中得到混合鹽溶液；將5.35份氫氧化鈉和2.84份碳酸鈉溶于50份中，配制成混合堿溶液，將混合堿溶液緩慢滴加到劇烈攪拌的混合鹽溶液中，當(dāng)混合鹽完全沉淀后停止滴加混合堿溶液，取底部沉淀物在70℃下攪拌晶化24h后水洗過(guò)濾，干燥備用；

步驟2、將36份氧化釹與4份鹽酸混合充分反應(yīng)后蒸發(fā)過(guò)量鹽酸，加入過(guò)量水，再加入氨水至稀土完全沉淀，過(guò)濾，水洗至無(wú)氯離子，得到氫氧化釹，將氫氧化釹與過(guò)量水混合，得到懸浮液，加熱至60℃后邊攪拌邊加入乳酸水溶液保溫反應(yīng)5h，蒸發(fā)過(guò)量水析出產(chǎn)物過(guò)濾干燥得到乳酸釹化合物，將乳酸釹化合物與步驟1中產(chǎn)物混合后加入50份鈉基膨潤(rùn)土進(jìn)行捏合得到乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料。實(shí)施例2

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀30份，去離子水60份，甲醛6份，亞硫酸氫鈉6份；加入丙烯酰胺15份，烷基丙烯酸10份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮15份溶于110份去離子水，加入0.17份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.34份引發(fā)劑。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀30份，去離子水60份，甲醛6份，亞硫酸氫鈉6份；加入丙烯酰胺15份，烷基丙烯酸15份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮5份溶于100份去離子水，加入0.16份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.32份引發(fā)劑。

實(shí)施例4

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀35份，去離子水70份，甲醛7份，亞硫酸氫鈉7份；加入丙烯酰胺15份，烷基丙烯酸5份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20份，n-乙烯基吡咯烷酮10份溶于100份去離子水，加入0.17份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.34份引發(fā)劑。

實(shí)施例5

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀40份，去離子水80份，甲醛8份，亞硫酸氫鈉8份；加入丙烯酰胺20份，烷基丙烯酸5份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮10份溶于100份去離子水，加入0.18份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.36份引發(fā)劑。

實(shí)施例6

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀40份，去離子水80份，甲醛8份，亞硫酸氫鈉8份；加入丙烯酰胺20份，烷基丙烯酸10份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮5份溶于100份去離子水，加入0.18份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.36份引發(fā)劑。

實(shí)施例7

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀45份，去離子水90份，甲醛9份，亞硫酸氫鈉9份；加入丙烯酰胺20份，烷基丙烯酸5份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮15份溶于110份去離子水，加入0.2份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.4份引發(fā)劑。

實(shí)施例8

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀50份，去離子水100份，甲醛10份，亞硫酸氫鈉10份；加入丙烯酰胺25份，烷基丙烯酸5份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮5份溶于100份去離子水，加入0.2份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.4份引發(fā)劑。

實(shí)施例9

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：加入腐殖酸鉀45份，去離子水90份，甲醛9份，亞硫酸氫鈉9份；加入丙烯酰胺25份，烷基丙烯酸5份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份，n-乙烯基吡咯烷酮15份溶于120份去離子水，加入0.21份引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料，0.42份引發(fā)劑。

對(duì)比例1

與實(shí)施例1完全相同，不同在于，只是不加入引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料。

對(duì)比例2

與實(shí)施例1完全相同，不同在于，只是加入的引發(fā)助劑不是乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料而是常規(guī)的鈉基膨潤(rùn)土。

對(duì)比例3

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：只是制備引發(fā)助劑時(shí)不加入硝酸鉻。

對(duì)比例4

與實(shí)施例1完全相同，不同在于：只是制備引發(fā)助劑時(shí)加入8.05份硝酸鉻、9.82份硝酸鋅、8.75份硝酸鋁和4.04份硝酸鐵。

對(duì)比例5

將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸替換為對(duì)甲苯磺酸，其余均與實(shí)施例1完全相同。

對(duì)比例6

同實(shí)施例6，只是不加入引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土材料。

對(duì)比例7

與實(shí)施例1步驟工藝完全相同，不同在于，不加入腐殖酸鉀。

對(duì)比例8

與實(shí)施例1步驟工藝完全相同，不同在于，不加入堿性試劑，其ph為7。

以下對(duì)本實(shí)施例制備出來(lái)的鉆井液用磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，具體步驟如下：

1、降濾失劑降濾失性能評(píng)價(jià)結(jié)果

基漿配制：用量筒量取約10l的自來(lái)水，并將其加熱至60℃，將配制搬土漿用膨潤(rùn)土400g緩慢加入到熱水中，邊加土邊攪拌，膨潤(rùn)土充分分散均勻后加入20gna2co3攪拌30min后養(yǎng)護(hù)24h備用。

實(shí)驗(yàn)漿配制及測(cè)試：以基漿作為空白樣，在基漿中分別加入實(shí)施例1~9和對(duì)比例1~6中降濾失劑樣品作為測(cè)試樣，基漿中加入降濾失劑類(lèi)樣品均為基漿重量的2%。

濾失量測(cè)試：將基漿和實(shí)驗(yàn)漿在200℃下熱滾16h后測(cè)定api濾失量，高溫高壓濾失量（高溫高壓失水量測(cè)定溫度為其熱滾溫度），測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1為降濾失性評(píng)價(jià)結(jié)果

由表1可知，基漿中加入2%實(shí)施例樣品在200℃下熱滾16h后基漿濾失量有不同程度地降低，基漿的api濾失量從25.5ml普遍降至10.6~17.8ml，高溫高壓濾失量從73.0ml降至20.3~28.4ml。特別實(shí)施例1中所合成降濾失劑其性能優(yōu)異，將api濾失量降至4.2ml，高溫高壓濾失量降至10.5ml，可見(jiàn)原料的配比對(duì)磺甲基腐殖酸鉀接枝聚合物降濾失劑的性能產(chǎn)生巨大影響，當(dāng)實(shí)施例1中原料配比達(dá)到最佳組合時(shí)降濾失效果達(dá)到最好。另外對(duì)比例1~5說(shuō)明該引發(fā)助劑乳酸-鉻基化膨潤(rùn)土的加入和配方的配比對(duì)降濾失劑性能影響較大。

對(duì)比例7-8說(shuō)明了腐殖酸鉀以及原料ph的調(diào)節(jié)對(duì)于產(chǎn)品整體性能影響也非常大。

2、降濾失劑抗溫性評(píng)價(jià)結(jié)果

待測(cè)樣品配制及測(cè)試：取400ml清水，加入實(shí)施例1中制備的樣品，在200℃、220℃、240℃下熱滾16h后測(cè)其流變參數(shù)，加入降濾失劑類(lèi)樣品均為清水重量的2%。

表2為熱滾溫度對(duì)降濾失劑水溶液流變性影響

由表2可以看出，隨著熱滾溫度的升高，降濾失劑的水溶液粘度與切力均下降。在240℃下熱滾后，降濾失劑水溶液的av與pv下降幅度較大，但降濾失劑并未完全降解，其水溶液仍具有一定粘度，說(shuō)明該降濾失劑抗溫性?xún)?yōu)良，在240℃下仍然有一定的抗溫性。

3、降濾失劑抗鹽性評(píng)價(jià)

待測(cè)樣品配制及測(cè)試：取400ml鉆井液基漿，加入2%實(shí)施例1中制備的降濾失劑樣品，高速攪拌至降濾失劑完全分散在鉆井液中后，加入一定量的鹽，測(cè)試鉆井液流變性與濾失量，加入的鹽為鉆井液基漿的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。測(cè)試結(jié)束后回收鉆井液在200℃下熱滾16h，測(cè)試鉆井液的流變性、api濾失量與高溫高壓濾失量。

表3為降濾失劑抗鹽性（nacl）評(píng)價(jià)

表4為降濾失劑抗鹽性（cacl2）評(píng)價(jià)

由表3、表4可知，加入本發(fā)明中降濾失劑的20%nacl鉆井液基漿api濾失量?jī)H為6.8ml，高溫高壓濾失量為36.3ml，而在加入本發(fā)明中降濾失劑的1%cacl2鉆井液基漿api濾失量?jī)H為7.2ml，高溫高壓濾失量為35.6ml，說(shuō)明本發(fā)明中降濾失劑有良好的抗鹽性，是一種較好的抗鹽鈣侵降濾失劑。