一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻井液流型调节剂，具体是一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂， 属于石油钻井技术领域。
【背景技术】
[0002] 高密度钻井液可以压住地层，维护井壁稳定防止溢流、井喷等事故的发生，因此， 高密度钻井液对于深部地层油气藏的勘探开发有着十分重要意义。
[0003] 但在高温高压井钻井过程中，高密度钻井液的流型调节是一个难题。一方面，由于 高密度钻井液中的固相含量高，在高温条件下钻井液的流变性不易调控，难以满足携砂要 求，另一方面，高密度钻井液的抗污染能力差，当遇到盐膏层，其流变性容易恶化。为改善高 密度钻井液在高温高盐条件下的流变性，常在钻井液中加入抗高温、抗高浓度盐流型调节 剂。
[0004] 常规的流型调节剂包括多糖类的，如生物聚合物XC，是由多糖类天然物在单黄胞 杆菌酶作用下制取的，其主链上含有醚键-C-O-C-键，在高温下易断裂，其抗高温能力差； 另一类是烯基单体共聚物类的，其主链为-C-C-链，抗高温能力强，但其亲水基团为羧基、 腈基-CN与酰胺基，这些基团抗盐能力差。
[0005] 因此，亟需提供一种同时具备抗高温、抗高浓度盐性能，在高温高盐条件下可改善 高密度钻井液流变性能的流型调节剂。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰 胺、丙烯酰胺、丙烯酸四种单体与一种交联剂共聚交联而成的抗高温、抗高浓度盐流型调节 剂，该流型调节剂在高温高盐条件下可改善高密度钻井液的流变性能，提高传统高密度钻 井液的抗高温、抗盐能力，且配伍性能良好。
[0007] 本发明的目的还在于提供上述一种流型调节剂的制备方法。
[0008] 本发明的技术方案如下：一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂，是由2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸和交联剂按重量比 2~3:1~2:1:0. 8~1. 6:0. 02~0. 06共聚交联而成；制备时，采用如下步骤： (1) 以氢氧化钠和蒸馏水配置成质量浓度40%的氢氧化钠溶液，备用； (2) 取丙烯酰胺质量8~12倍的蒸馏水置于反应容器中，依次加入2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂，充分搅拌1~2小时，使其充分 溶解，加入氧化还原引发剂，反应25~35分钟，温度升至90°C，保持1~2小时，自然冷却使温 度降至50°C，得共聚交联物胶块，将胶块用造粒机造粒，得共聚物胶粒； (3) 将共聚物胶粒与质量浓度40%的氢氧化钠溶液混合，在80°C下不断搅拌，中和水解 2~3小时，然后将产物在120°C干燥、粉碎，即制得具有空间网状大分子结构的调节剂； 其中，所述交联剂为甲叉基双丙烯酰胺；所述氧化还原引发剂为硫酸亚铁或叔丁基过 氧化氢。
[0009] 优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙 烯酸、交联剂的重量比为2. 93:1. 40:1:1. 01:0. 04。
[0010] 优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙 烯酸、交联剂的分子比为1:1:1:1: 〇. 〇 11。
[0011] 本发明最优的技术方案如下：所述调节剂是由以下质量配比的原料制备：2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸73. 8g，N，N-二甲基丙烯酰胺35. 3g，丙烯酰胺25. 2g，丙烯酸 25. 2g，交联剂l.Og，氧化还原引发剂0.4g，蒸馏水322. 7ml，氢氧化钠55. Ig;其制备方 法采用如下步骤： (1) 取氢氧化钠与蒸馏水82. 7ml配成质量浓度40%的氢氧化钠溶液； (2) 取蒸馏水240mL，加入容积1升的内衬抗温塑料聚四氟乙烯的反应器内，加入 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂，以转速 100~600r/min充分搅拌1小时，使原料充分溶解后，加入氧化还原引发剂，反应30分钟，温 度升至90°C，在该温度保温1小时，自然冷却至50°C，得到共聚交联物胶块，将全部胶块用 胶块造粒机造粒，得共聚物胶粒； (3) 将共聚物胶粒与步骤（1)配置的氢氧化钠溶液，在80°C下不断搅拌，中和、水解2小 时，然后将产物在120 °C干燥、粉碎，即制得。
[0012] 本发明相对于现有技术的有益效果如下：本发明的流型调节剂采用了边共聚边交 联的思路进行合成，以四种单体和一种交联剂合成，在交联剂作用下，四种单体边共聚边交 联形成一种空间网状结构分子的共聚交联物胶块，胶块用氢氧化钠溶液中和水解，得到共 聚交联物胶粒的磺酸钠盐与羧酸钠盐，经过120°C干燥、粉碎，即制备出共聚交联成的流型 调节剂空间网状大分子；该流型调节剂其配方及制备方法简单，原料易得，成本适中，由于 其结构中含有机磺酸基-CH 2SO3和支链烷基-CH 3，因此保证其既抗高温，又抗高浓度盐，在 高温（120°C )和高盐(饱和盐水)下配置的溶液具有较高的粘度，用于钻井作业中，与其它处 理剂配伍性良好。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并 不限制本发明的范围。
[0014] 实施例1按如下步骤制备一种抗高温、抗高浓度盐流型调节剂： 1、 按重量比2. 93:1.40:1:1.01:0. 04准备四种单体和交联剂原料：2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸73. 8g，N，N-二甲基丙烯酰胺35. 3g，丙烯酰胺25. 2g，丙烯酸25. 2g，甲 叉基双丙烯酰胺I. 〇g，硫酸亚铁0. 4g，蒸馏水322. 7ml，氢氧化钠55. Ig ; 2、 制备步骤： (1) 取氢氧化钠与蒸馏水82. 7ml配成质量浓度40%的氢氧化钠溶液； (2) 取蒸馏水240mL，加入容积1升的内衬抗温塑料聚四氟乙烯的反应器内，加入2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉基双丙烯酰胺，以 转速lOOr/min充分搅拌1小时，使原料充分溶解后，加入叔丁基过氧化氢，5分钟后，共聚交 联反应开始，反应是放热反应，温度逐步上升，反应30分钟后，温度升至90°C，在该温度保 温1小时，自然冷却一小时后温度降低至50°C，得到共聚交联物胶块，将全部胶块用胶块造 粒机造粒，得共聚物胶粒； (3)将共聚物胶粒与步骤（1)配置的氢氧化钠溶液，在80°C下不断搅拌，中和、水解2小 时，得到共聚交联物磺酸钠盐、羧酸钠盐胶粒，然后将产物在120°C干燥、粉碎，即制得空间 网状大分子结构的流型调节剂。
[0015] 对制备得到的流型调节剂在不同体系中的粘度与切力进行测定： (1) 测定其在蒸馏水中的粘度与切力：测定步骤为：取350ml蒸馏水，在500-1000rpm 下搅拌加入I. 75g流型调节剂，然后在IlOOOrpm转速下搅拌20分钟，在六速旋转粘度计上 测定此溶液的粘度与切力； (2) 测其在4%盐水中的粘度与切力：测定步骤为：取350ml蒸馏水，加入14. Og NaCl， 在I 1000 rpm转速下搅拌20分钟，此溶液为4%盐水；准确量取350ml 4%盐水，加入3. 5 g 流型调节剂，在I1000 rpm转速下搅拌20分钟，在六速旋转粘度计上测定此溶液的粘度与切 力； (3) 测定其在饱和盐水中的粘度与切力：测定步骤如下：取350ml蒸馏水，加入122. 5 g NaCl，在I 1000 rpm转速下搅拌20分钟，此溶液为饱和盐水；准确量取350ml饱和盐水，加入 3. 5 g流型调节剂，在IlOOOrpm转速下搅拌20分钟，在六速旋转粘度计上测定此溶液的粘 度与切力； (4) 测定其在100%Weigh3溶液中的粘度与切力：测定步骤如下：取350ml蒸馏水，加入 350 g Weigh3,高速搅拌20分钟，此溶液即100%Weigh3溶液；准确量取350ml100 %Weigh3 溶液，加入3. 5 g流型调节剂，高速搅拌20分钟，在FANN氏六速粘度计上测定此溶液的粘 度与切力。
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