專利名稱：一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，屬油田鉆井液添加劑技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
目前常規(guī)的水基鉆井液通常采用水溶性高分子，如水解聚丙烯酰胺、羧甲基纖維 素、改性胍膠等作為增粘劑配制而成。這些水基鉆井液在完井后期存在不能徹底破膠的問(wèn) 題，高分子一旦被擠入地層極易被吸附、滯留在孔隙中，造成油流受阻，導(dǎo)致油井產(chǎn)能下降。 針對(duì)這一問(wèn)題，目前常規(guī)的解決方法是采用化學(xué)破膠劑來(lái)徹底破膠，以防止水基鉆井液中 的水溶性高分子一旦被地層吸附、滯留在孔隙中，造成油流受阻情況的發(fā)生。但這一解決方 法其弊端是化學(xué)破膠劑通常為氧化劑，運(yùn)輸和使用過(guò)程中都存在不安全因素，無(wú)法滿足鉆 井安全作業(yè)的工程需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由四元共聚物和雙季胺鹽復(fù)配而成，在水溶液中形 成膠束溶液，當(dāng)膠束濃度超過(guò)臨界值時(shí)，分子間形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而使溶液粘度大幅度 增加，并具有較強(qiáng)的懸浮能力，遇到油氣會(huì)自動(dòng)破膠，最大限度地保護(hù)油氣層，提高油井產(chǎn) 能。徹底解決現(xiàn)有鉆井液水溶性高分子增粘劑不能徹底破膠問(wèn)題的有利于保護(hù)油氣層的鉆 井液增粘劑。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，其特征在于它由下列重量份的組分構(gòu) 成四元共聚物5 95份雙季胺鹽 95 5份；所述的四元共聚物由三種烯類單體和一種疏水單體聚合而成，三種烯類單體和一 種疏水單體的質(zhì)量配比為20 30 30 20 47 45 3 5;所述的三種烯類單體為丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、對(duì)苯乙 烯磺酸鈉、N，N- 二甲基丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、衣康酸、富馬酸中的任意三種；所述的疏水單體為2-丙烯酰胺基十二烷磺酸、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基 丙烯酰胺、N-單馬來(lái)酸十六烷基酰胺、N-單馬來(lái)酸十八烷基酰胺中的任意一種；所述的雙季胺鹽為N，N'-雙(十四烷基二甲基)-1，3_ 二溴化丙二銨鹽、N， N'-雙(十六烷基二甲基)-1，2_二溴化乙二銨鹽、N，N'-雙(十二烷基二甲基)-1，2_ 二 溴化乙二銨鹽、N，N'-雙(十二烷基二甲基)-1，3_ 二溴化丙二銨鹽、N，N'-雙(十六烷 基二甲基)-1，3- 二溴化丙二銨鹽中的任意一種。上述的有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑的制備方法為(1)、制取四元共聚物
取300毫升去離子水倒入洗凈的廣口瓶中，加入5克氫氧化鈉，攪拌使氫氧化鈉完 全溶解，然后依次按照質(zhì)量比為20 30 30 20 47 45 3 5的配比取丙烯酰 胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯磺 酸鈉、衣康酸、富馬酸中的任意三種原料和2-丙烯酰胺基十二烷磺酸、N-十二烷基丙烯酰 胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-單馬來(lái)酸十六烷基酰胺、N-單馬來(lái)酸十八烷基酰胺中的任意 一種原料，使四種單體總的質(zhì)量為100克，加入到廣口瓶中，攪拌均勻，使四種單體完全溶 解為止。再用10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的PH值在4 6，在室溫條件下通氮?dú)?0 分鐘后，以0. 4 0. 8克的過(guò)硫酸鉀和0. 2 0. 4克亞硫酸鈉作為引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，待 反應(yīng)時(shí)間達(dá)到6小時(shí)后，聚合反應(yīng)完成，生成低分子量聚合物，然后經(jīng)噴霧干燥、粉碎、過(guò)40 目篩即得四元共聚物，備用；(2)、制取鉆井液增粘劑將四元共聚物按上述配比與雙季胺鹽混合均勻，粉碎后過(guò)40目篩，即為本發(fā)明鉆 井液增粘劑產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于1、該產(chǎn)品由特種烯類單體的聚合物和雙季胺鹽復(fù)配而成，為低分子量聚合物，在 水溶液中通過(guò)分子締合形成膠束溶液，起增粘提切作用，其膠束主要呈蚯蚓狀或長(zhǎng)圓棒狀； 由于疏水締合作用，當(dāng)膠束濃度超過(guò)臨界值時(shí)，分子間形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而使溶液粘度 大幅度增加并具有一定彈性和較強(qiáng)的懸浮能力，以滿足鉆井作業(yè)的工程需要，2、在投產(chǎn)時(shí)遇到油氣會(huì)自動(dòng)破膠，不需要化學(xué)破膠劑，就可解除鉆井液對(duì)油層的 污染。采用該鉆井液增粘劑替代常規(guī)鉆井液中的粘土和高分子量聚合物構(gòu)建鉆井液體系， 有利于保護(hù)油氣層。3、本發(fā)明的鉆井液增粘劑與常規(guī)鉆井液增粘劑相比，除含有親水基團(tuán)外，還含有 長(zhǎng)碳鏈的疏水基團(tuán)，可降低鉆井液的表面張力，有效地預(yù)防水鎖，提高油井產(chǎn)能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。實(shí)施例1 烯類單體取丙烯酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；疏水單體取 N-單馬來(lái)酸十六烷基酰胺；雙季胺鹽取N，N'-雙(十六烷基二甲基)_1，3-二溴化丙二銨
Τττ . ο(1)、制取四元共聚物在洗凈的反應(yīng)容器中依次加入適量300毫升的去離子水、5克氫氧化鈉攪拌均勻，依次取丙烯酸28克、對(duì)苯乙烯磺酸鈉22克、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸47克、N-單馬 來(lái)酸十六烷基酰胺3克，加入到廣口瓶中，攪拌均勻，使單體完全溶解為止，再用10%的氫 氧化鈉溶液調(diào)節(jié)上述混合液的PH值在4，在室溫條件下通氮?dú)?0分鐘后，以0. 4克過(guò)硫酸 鉀和0. 2克亞硫酸鈉作為引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，密閉反應(yīng)6小時(shí)后，生成低分子量聚合物， 然后經(jīng)噴霧干燥、粉碎、過(guò)40目篩即得四元共聚物，備用；(2)、制取鉆井液增粘劑取合成的四元共聚物50份重量份與N，N'-雙(十六烷基二甲基)_1，3-二溴化丙二銨鹽50份重量份混合均勻，粉碎后過(guò)40目篩，即制得本發(fā)明鉆井液增粘劑產(chǎn)品。實(shí)施例2 烯類單體取丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉；疏水單體取N-十二烷 基丙烯酰胺；雙季胺鹽取N，N'-雙(十二烷基二甲基)-1，2_二溴化乙二銨鹽。(1)、制取四元共聚物在洗凈的反應(yīng)容器中依次加入適量300的去離子水、5克氫氧化鈉攪拌均勻，依次 取丙烯酰胺23克、N, N- 二甲基丙烯酰胺27克、丙烯磺酸鈉46克、N-十二烷基丙烯酰胺4 克加入到廣口瓶中，攪拌均勻，使單體完全溶解為止，用10 %的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的 PH值在5，在室溫條件下通氮?dú)?0分鐘后，以0. 6克過(guò)硫酸鉀和0. 3克亞硫酸鈉作為引發(fā) 劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，密閉反應(yīng)6小時(shí)后，生成低分子量聚合物，然后經(jīng)噴霧干燥、粉碎、過(guò)40目 篩即得四元共聚物，備用；(2)、制取鉆井液增粘劑取合成的四元共聚物80份重量份與N，N'-雙(十二烷基二甲基)-1，2_ 二溴化 乙二銨鹽20份重量份混合均勻，粉碎后過(guò)40目篩，即制得本發(fā)明鉆井液增粘劑產(chǎn)品。為了進(jìn)一步證明該有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑的有益效果，對(duì)該鉆井液增 粘劑的性能進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)，其具體結(jié)果如下1、鉆井液增粘劑的性能評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)了不同加量增粘劑在海水中的增粘情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 表1不同加量增粘劑在海水中的增粘特性 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明增粘劑在海水中均具有較好的增粘效果，由于分子膠束間 的相互締合作用而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而具有較高的動(dòng)切力，有利于分支井的攜巖。2、水基鉆井液基本性能評(píng)價(jià)以本發(fā)明增粘劑為核心處理劑，構(gòu)建的水基鉆井液體系配方如下海水+0. 15% NaC03+0. 3% NaOH+1. 0% 1. 5%±曾粘劑 +2%降濾失劑 FL+3%聚合 醇 JLX+3% KCl+5% 封堵劑 QWY (200 目)。表2水基鉆井液體系基本性能 老化條件100°CX16h。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，構(gòu)建的水基鉆井液具有良好的流變性和良好的失水 造壁性，可以滿足油氣鉆探要求。5、水基鉆井液油氣層保護(hù)性能評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)程序是按照中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6540-2002《鉆井液完井液損害油 層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》執(zhí)行的，采用高溫高壓動(dòng)態(tài)失水儀模擬鉆井條件下以及高溫高壓巖心流 動(dòng)儀對(duì)鉆井液的油氣層保護(hù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兩塊巖心滲透率恢復(fù)值都 在90%以上，表明由本發(fā)明增粘劑構(gòu)建的水基鉆井液體系具有較好的油氣層保護(hù)性能。表3水基鉆井液體系巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 注鉆井液動(dòng)態(tài)污染實(shí)驗(yàn)條件為溫度100°C、壓力3. 5MPa、時(shí)間125min。
權(quán)利要求
一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，其特征在于它由下列重量份的組分構(gòu)成四元共聚物 5～95份雙季胺鹽95～5份；所述的四元共聚物由三種烯類單體和一種疏水單體聚合而成，三種烯類單體和一種疏水單體的質(zhì)量比為20～30∶30～20∶47～45∶3～5；上述的有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑的制備方法為(1)、制取四元共聚物取300毫升去離子水倒入洗凈的廣口瓶中，加入5克的氫氧化鈉，攪拌使氫氧化鈉完全溶解，然后依次按照質(zhì)量比為20～30∶30～20∶47～45∶3～5的配比取丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、衣康酸、富馬酸中的任意三種原料和2-丙烯酰胺基十二烷磺酸、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-單馬來(lái)酸十六烷基酰胺、N-單馬來(lái)酸十八烷基酰胺中的任意一種，使四種單體總的質(zhì)量為100克，加入到廣口瓶中，攪拌均勻，使四種單體完全溶解為止；再用10％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的PH值在4～6，在室溫條件下通氮?dú)?0分鐘后，以0.4～0.8克的過(guò)硫酸鉀和0.2～0.4克亞硫酸鈉作為引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，待反應(yīng)時(shí)間達(dá)到6小時(shí)后，聚合反應(yīng)完成，生成低分子量聚合物，然后經(jīng)噴霧干燥、粉碎、過(guò)40目篩即得四元共聚物，備用；(2)、制取鉆井液增粘劑將四元共聚物按上述配比與雙季胺鹽混合均勻，粉碎后過(guò)40目篩，即為本發(fā)明鉆井液增粘劑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，其特征在于所述的三 種烯類單體為丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、N，N- 二 甲基丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、衣康酸、富馬酸中的任意三種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，其特征在于所述的疏 水單體為2-丙烯酰胺基十二烷磺酸、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-單馬 來(lái)酸十六烷基酰胺、N-單馬來(lái)酸十八烷基酰胺中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，其特征在于所述的雙 季胺鹽為N，N'-雙(十四烷基二甲基)-1，3_ 二溴化丙二銨鹽、N，N'-雙(十六烷基 二甲基)-1，2-二溴化乙二銨鹽、N，N'-雙(十二烷基二甲基)_1，2-二溴化乙二銨鹽、N， N'-雙(十二烷基二甲基)-1，3_二溴化丙二銨鹽、N，N'-雙(十六烷基二甲基)-l，3-二 溴化丙二銨鹽中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有利于保護(hù)油氣層的鉆井液增粘劑，屬油田鉆井液添加劑技術(shù)領(lǐng)域。它由5～95份的四元共聚物和95～5份的雙季胺鹽混配而成，所述的四元共聚物由三種烯類單體和一種疏水單體復(fù)配而成。該鉆井液增粘劑為低分子量聚合物，在水溶液中通過(guò)分子締合形成蚯蚓狀或長(zhǎng)圓棒狀的膠束溶液；當(dāng)膠束濃度超過(guò)臨界值時(shí)，分子間形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的懸浮能力，當(dāng)遇到油氣時(shí)會(huì)自動(dòng)破膠，不需要化學(xué)破膠劑就可解除鉆井液對(duì)油層的污染。解決了現(xiàn)有鉆井液水溶性高分子增粘劑不能徹底破膠的問(wèn)題。本發(fā)明與常規(guī)鉆井液增粘劑相比，除含有親水基團(tuán)外，還含有長(zhǎng)碳鏈的疏水基團(tuán)，可降低鉆井液的表面張力，有效地預(yù)防水鎖，提高油井產(chǎn)能。
文檔編號(hào)C09K8/035GK101845295SQ20101018483
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者史茂勇, 向興金, 石磊, 舒福昌 申請(qǐng)人:湖北漢科新技術(shù)股份有限公司