专利名称：一种钻井液用聚合物油层保护剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种油田钻井液用聚合物油层保护剂的制备方法。
背景技术：
在油气开采过程中，勘探开发的各个环节均可造成油气层损害，任何轻微的污染伤害都会导致产能大幅度降低。因此，油气层污染问题逐渐被人们所认识，应运而生的油气层保护技术也迅速发展起来，各种单一型和复合型的油层保护材料在钻井使用过程中，发挥了积极作用。但目前所使用的保护剂仍然存在一些缺陷，如①阳离子乳化浙青类对钻井液性能影响大，可变形性大，弹性及刚性差，封堵性能较差，承压能力低；②聚合醇类的封堵效果差，部分产品起泡无渗透或超低渗透类的封堵性能好，但增粘效果显著，抑制性差；④超细碳酸钙类无弹性和可变形性，对地层的适应性差，封堵范围窄，无抑制性。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的不足，目的之一是提供一种价格低廉，具有良好耐温性、降滤失性好，抑制能力强，产品稳定不起泡的钻井液用聚合物油层保护剂；目的之二是提供该钻井液用聚合物油层保护剂的制备方法。本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现:
该钻井液用聚合物油层保护剂含有如下体积份配比的原料:
苯乙烯85-95丙烯酸丁酯 5-65
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 5-40引发剂 0.01-0.2
乳化剂5水80-120。本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现:
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或过氧化氢；所述的乳化剂为烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐或烯丙基类亲水聚合物中的任意一类。本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现:
该方法按如下步骤进行:
(1)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到水中，混匀，然后加入乳化剂，得混合液，该混合液质量浓度为6-35% ；
(2)先向步骤(I)的混合液中通入氮气25-35min，再加温至70°C，加入引发剂，然后控制温度为70-80°C下反应5-7h，得反应液；
(3)将步骤(2)的反应液冷却室温，然后用氢氧化钠溶液调pH= 9-10，再置于甲醇中搅拌沉淀，得白色沉淀物；
(4)将步骤(3)中的白色沉淀物于95-105°C下烘干，粉碎，得产品。本发明的目的之二还可通过如下技术措施来实现:
所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20-30%。本发明利用两亲聚合物既含有吸附和水化双重作用的阳离子基团，又含有大量的水化基团，可以在粘土颗粒周围形成致密的水化层，阻止和延缓水分子与粘土表面接触，起到防止粘土颗粒水化膨胀的作用；阳离子基团和阴离子基团在水中电离不受外加盐的影响，还有可能阻止酰胺基的水解，具有耐温抗盐降滤失的优点。本发明的关键技术是制备了一种性能优良两亲聚合物油层保护剂。本发明的主要特点在于:价格低廉，较高温高压情况下正常使用，制备条件温和可控。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:(I)本发明所选用的单体苯乙烯可在聚合物主链上引入苯环，提高了产物的耐温性。(2)由于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的引入，在聚合物分子链中引入了磺酸基团，进一步提高了聚合物油层保护剂的耐温和耐盐性。(3)不仅使其具有良好水溶性,较好的稳定性,对钻井液流变性影响小,不起泡，能在井壁形成暂堵膜，增强封堵能力，降低滤失量，减少滤液对油气层的损害等作用。(4)本发明制备条件温和可控，转化率高，所用单体价廉易得。工业化生产可行性高，因此有较好的工业应用前景和较高的市场价值。
具体实施方式
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实施例1:
本发明的制备方法按如下步骤进行: (1)原料准备:以每80毫升水中的加入量计算:苯乙烯95ml，丙烯酸丁酯5ml，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸40ml，过硫酸铵0.01克；
(2)配制母液:按照步骤(I)中的原料配比将苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到水中，混匀，形成初级母液；
(3)母液乳化:将步骤(2)得到的母液加入烯丙基醚类磺酸盐中的任意一类(如烯丙基醚类磺酸钠)5克，得混合溶液A，A溶液的质量浓度为6% ；
(4)聚合反应:先向步骤(3)的混合液中通入氮气25min，再加温至70°C，按照步骤(I)中的原料配比加入过硫酸铵，然后控制温度为70°C下反应5h，得到溶液B ;
(5)沉淀萃取:将步骤(4)反应后形成的溶液B冷却室温，用质量百分比浓度为20%氢氧化钠溶液将所述溶液B的pH调为10，然后将所得产物在甲醇中搅拌沉淀，得白色沉淀物；
(6)烘干:将步骤(5)中形成的白色沉淀物在95°C烘干并粉碎，即得聚合物油层保护剂(微黄色粉末)。按以上实施例合成的聚合物油层保护剂，聚合转化率为79%。聚合物油层保护剂加量为1% (质量)时，API滤失量为19ml，120°C高温高压滤失量为37ml。实施例2:
本发明的制备方法按如下步骤进行:
(1)原料准备:以每120毫升水中的加入量计算:苯乙烯85ml,丙烯酸丁酯65ml,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5ml，过硫酸铵0.2克；
(2)配制母液:按照步骤(I)中的原料配比将苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到水中，混匀，形成初级母液；
(3)母液乳化:将步骤(2)得到的母液加入烯丙基醚类磺酸盐中的任意一类(如烯丙基醚类磺酸钠)5克，得混合溶液A，A溶液的质量浓度为20% ；
(4)聚合反应:先向步骤(3)的混合液中通入氮气35min，再加温至70°C，按照步骤(I)中的原料配比加入过硫酸铵，然后控制温度为80°C下反应7h，得到溶液B;
(5)沉淀萃取:将步骤(4)反应后形成的溶液B冷却室温，用质量百分比浓度为30%氢氧化钠溶液将所述溶液B的pH调为9，然后将所得产物在甲醇中搅拌沉淀，得白色沉淀物；
(6)烘干:将步骤(5)中形成的白色沉淀物在105°C烘干并粉碎，即得聚合物油层保护剂(微黄色粉末)。按以上实施例合成的聚合物油层保护剂，聚合转化率为87%。聚合物油层保护剂加量为1% (质量)时，API滤失量为12ml，120°C高温高压滤失量为25ml。实施例3:
本发明的制备方法按如 下步骤进行:
(1)原料准备:以每100毫升水中的加入量计算:苯乙烯90ml,丙烯酸丁酯50ml,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸25ml，过硫酸铵0.1克；
(2)配制母液:按照步骤(I)中的原料配比将苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到水中，混匀，形成初级母液；
(3)母液乳化:将步骤(2)得到的母液加入烯丙基醚类磺酸盐中的任意一类(如烯丙基醚类磺酸钠)5克，得混合溶液A，A溶液的质量浓度为35% ；
(4)聚合反应:先向步骤(3)的混合液中通入氮气30min，再加温至70°C，按照步骤(I)中的原料配比加入过硫酸铵，然后控制温度为75°C下反应6h，得到溶液B ;
(5)沉淀萃取:将步骤(4)反应后形成的溶液B冷却室温，用质量百分比浓度为25%氢氧化钠溶液将所述溶液B的pH调为9.5，然后将所得产物在甲醇中搅拌沉淀，得白色沉淀物；
(6)烘干:将步骤(5)中形成的白色沉淀物在100°C烘干并粉碎，即得聚合物油层保护剂(微黄色粉末)。按以上实施例合成的聚合物油层保护剂，聚合转化率为93%。聚合物油层保护剂加量为1% (质量)时，API滤失量为9ml，120°C高温高压滤失量为18ml。实施例4:
不同的是用过硫酸铵代替过硫酸铵，其他分别同实施例1-3。实施例5:
不同的是用过氧化苯甲酰代替过硫酸铵，其他分别同实施例1-3。实施例6:
不同的是用过氧化氢代替过硫酸铵，其他分别同实施例1-3。实施例7:
不同的是用丙烯酰胺烷基磺酸盐中的任意一类代替烯丙基醚类磺酸盐中的任意一类(如烯丙基醚类磺酸钠)，其他分别同实施例1-6。实施例8:
不同的是用烯丙基类亲水聚合物中的任意一类代替烯丙基醚类磺酸盐中的任意一类(如烯丙基醚类磺酸钠)，其他分别同实施例1-6。以上所述，仅为本发明其中的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围:即凡根据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求的范围所涵盖。
权利要求
1.一种钻井液用聚合物油层保护剂，其特征在于它含有如下体积份配比的原料: 苯乙烯85-95丙烯酸丁酯 5-65 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 5-40引发剂 0.01-0.2乳化剂5水80-120。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用聚合物油层保护剂，其特征在于所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或过氧化氢。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液用聚合物油层保护剂，其特征在于所述的乳化剂为烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐或烯丙基类亲水聚合物中的任意一类。
4.一种用权利要求1的原料制备钻井液用聚合物油层保护剂的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行: (1)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到水中，混匀，然后加入乳化剂，得混合液； (2)先向步骤(I)的混合液中通入氮气25-35min，再加温至70°C，加入引发剂，然后控制温度为70-80°C下反应5-7h，得反应液； (3)将步骤(2)的反应液冷却室温，然后用氢氧化钠溶液调pH= 9-10，再置于甲醇中搅拌沉淀，得白色沉淀物； (4)将步骤(3)中的白色沉淀物于95-105°C下烘干，粉碎，得产品。
5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20-30%。
全文摘要
本发明提供一种钻井液用聚合物油层保护剂及制备方法，该方法按如下步骤进行(1)将苯乙烯85-95体积份、丙烯酸丁酯5-65体积份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5-40体积份加入到水中，混匀，然后加入乳化剂5体积份，得混合液；(2)先向步骤(1)的混合液中通入氮气25-35min，再加温至70℃，加入引发剂0.01-0.2重量份，然后控制温度为70-80℃下反应5-7h，得反应液；(3)将步骤(2)的反应液冷却室温，然后用氢氧化钠溶液调pH＝9-10，再置于甲醇中搅拌沉淀，得白色沉淀物；(4)将步骤(3)中的白色沉淀物于95-105℃下烘干，粉碎，得产品。
文档编号C08F212/08GK103184035SQ201110449988
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者宫新军, 李秀灵, 陈二丁, 袁丽, 王海锋, 杨龙波, 杨倩云, 陈宝强, 张景红, 张衍喜, 蔡勇 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工程技术公司