专利名称：一种丙烯酸系乳液共聚物及其应用和钻井液减阻剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种丙烯酸系乳液共聚物、上述丙烯酸系乳液共聚物作为钻井液减阻剂的应用、一种钻井液减阻剂的制备方法以及由该方法制备得到的钻井液减阻剂。
背景技术：
润滑性是深井、水平井、大位移井钻井作业中钻井液性能调控的重要难题，是制约高密度钻井液施工的技术瓶颈。而往水基钻井液中加入水基钻井液减阻剂是降低钻井液摩擦阻力、降低钻井扭矩、提高钻井液水力学效力乃至提高钻井效能的重要方法。目前，水基钻井液减阻剂主要包括无机固体类润滑剂(如石墨、塑料小球等)、有机类润滑剂(如植物油、矿物油基润滑剂等)以及水溶性表面活性剂与有机物混合物组成的润滑剂。这些水基钻井液减阻剂都能够在一定程度上降低水基钻井液的摩擦阻力，但润滑性能还有待进一步提闻。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种新的丙烯酸系乳液共聚物、上述丙烯酸系乳液共聚物作为钻井液减阻剂的应用、一种钻井液减阻剂的制备方法以及由该方法制备得到的钻井液减阻剂。该丙烯酸系乳液共聚物能够有效降低钻井液的摩擦阻力。本发明提供了一种丙烯酸系乳液共聚物，其中，该丙烯酸系乳液共聚物含有式(I)所示的结构单元、式(II)所示的结构单元和式(III)所示的结构单元，且在浓度为I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均颗粒直径不大于350nm ；
权利要求
1.一种丙烯酸系乳液共聚物，其特征在于，该丙烯酸系乳液共聚物含有式(I )所示的结构单元、式(II)所示的结构单元和式(III)所示的结构单元，且在浓度为I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均颗粒直径不大于350nm ；
2.根据权利要求1所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，在浓度为I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均颗粒直径为50-80nm。
3.根据权利要求2所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，R1和R2为甲基，R3为正丁基，R4为H。
4.根据权利要求1、2或3所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，以所述丙烯酸系乳液共聚物的总重量为基准，式(I )所示的结构单元的含量为20-40重量％,式(II)所示的结构单元的含量为20-40重量％,式(III)所示的结构单元的含量为20-50重量％。
5.根据权利要求1、2或3所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，在浓度为I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的比表面积为5.3-7.3m2/g，优选为 6-6.5m2/g。
6.权利要求1-5中任意一项所述的丙烯酸系乳液共聚物作为钻井液减阻剂的应用。
7.一种钻井液减阻剂的制备方法，该方法包括以下步骤: (1)将式(IV)所示的单体A、式(V)所示的单体B、式(VI)所示的单体C、乳化剂以及水混合均匀，得到预乳液；所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯和阳离子乳化剂的混合物； (2)将1/5-1/2的上述预乳液与第一引发剂接触反应，并将得到的反应产物与剩余的预乳液和第二引发剂接触反应；所述第一引发剂和第二引发剂相同或不同；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，R1和R2为甲基，R3为正丁基，R4为H。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，以100重量份的所述单体Α、单体B和单体C的混合物为基准，所述乳化剂的用量为3-6重量份，所述第一引发剂和第二引发剂的总用量为0.25-0.35重量份。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，所述壬基酚聚氧乙烯、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯与阳离子乳化剂的重量比为1.5-2:1:0.6-1。
11.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，所述阳离子乳化剂选自十二烷基氯化铵、十四烷基氯化铵、十六烷基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基溴化吡啶、十四烷基溴化吡啶和十TK烧基漠化批唳中的一种或多种。
12.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，所述第一引发剂和第二引发剂均为无机过氧类引发剂；优选地，所述第一引发剂与第二引发剂的重量比为1-1.5:1。
13.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，将所述预乳液与第一引发剂接触反应的条件包括温度为50-70°C，时间为20-60分钟。
14.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，将所述反应产物与剩余的预乳液和第二引发剂接触反应的条件包括温度为75-90°C，时间为2-3小时。
15.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，以所述单体A、单体B和单体C的总重量为基准，所述单体A的用量为20-40重量％,所述单体B的用量为20-40重量％,所述单体C的用量为20-50重量％。
16.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，该方法还包括在步骤(2)之后，将得到的产物冷却至40-60 °C并固液分离。
17.由权利要求7-16中任·意一项所述的方法制备得到的钻井液减阻剂。
全文摘要
本发明提供了一种丙烯酰胺系乳液共聚物、上述丙烯酰胺系乳液共聚物作为钻井液减阻剂的应用、一种钻井液减阻剂的制备方法、以及由该方法制备得到的钻井液减阻剂。所述丙烯酸系乳液共聚物含有式(Ⅰ)所示的结构单元、式(Ⅱ)所示的结构单元和式(Ⅲ)所示的结构单元，且在浓度为1重量%的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均颗粒直径不大于350nm；其中，R1-R3为C1-C5的烷基，R4为H或C1-C5的烷基。本发明提供的钻井液减阻剂能够有效降低钻井液的摩擦阻力。
文档编号C08F220/06GK103242809SQ201310173279
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月10日 优先权日2013年5月10日
发明者蒲晓林, 白小东, 孙金声 申请人:西南石油大学