专利名称：钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂及其制备方法，属石油钻井油田化学水溶性高分子材料合成类制备方法技术领域，更确切地说，是一种合成聚合物抗高温抗钙钻井液降滤失剂及其制备方法。
背术背景:在石油钻井过程中，钻遇地层日趋复杂，特殊井、超深井和复杂井数量逐年增加，这对钻井液提出了更高的要求，针对这一情况，国内外在抗高温钻井液处理剂方面开展了一系列工作，但目前已有的处理剂要想提高深井、超深井钻井液的抗温抗盐性能，就必须增加其用量，但随着加量提高又增加了钻井液的粘度，特别是在钙、镁含量高的情况下，钻井液性能控制更加困难，已有的钻井液处理剂已不能完全满足钻井的需要。近期随着以页岩 气为代表的非常规油气的开发，针对页岩气的成藏特征，页岩气开发以浅层大位移井，丛式水平井布井为主，由于页岩地层裂缝发育，水敏性强，长水平段钻井中不仅易发生井漏、垮塌、缩径等，且由于水平段较长，还会带来摩阻、携岩及地层污染问题，从而增加了产生井下复杂的几率，为此页岩气水平井钻井中解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题成为钻井液选择和设计的关键。为了满足井壁稳定的需要，国外60% 70%的页岩气水平井采用油基钻井液体系，就国内近期完成的页岩气水平井看，绝大多数采用油基钻井液。由于油基钻井液成本高，对环保有污染，因此水基钻井液是最终的选择。研究表明，当活性页岩暴露于高矿化度(35%CaCl2)的水基钻井液时，活性的页岩会发生失水(或脱水)现象。可见，针对页岩气水平井钻井的需要，探索应用水基CaCl2/聚合物钻井液，无论从降低成本，还是环境保护的角度讲均十分必要，目前水基CaCl2/聚合物钻井液难点是解决配伍的处理剂及钻井液稳定性问题，因此重点是开发适用于水基CaCl2/聚合物钻井液的聚合物处理剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，可满足井底温度高于200°C和/或高盐(氯化钠)高钙环境下的安全钻井施工的需要，能够控制水基CaCl2/聚合物钻井液高温高压条件下流变性及滤失量。本发明的第二个目的是提供一种钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂的制备方法。本发明通过以下技术方案加以实现钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，由耐水解单体N-丙烯酰吗啉(AOM)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠(SAMPS)、交联性单体、引发剂和水按以下用量，在pH值为6. O 9. O的条件下聚合而成质量分数50%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠(SAMPS)水溶液180克，N-丙烯酰吗啉(AOM) 6 79克，交联性单体O. 2 O. 6克，引发剂O. 15 O. 9克，水5 70毫升。所述的交联性单体是N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的一种。所述的引发剂是氧化-还原引发体系，氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种。钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，当采用N-羟甲基丙烯酰胺作交联剂时其结构式为
权利要求
1.钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，其特征是由耐水解单体N-丙烯酰吗啉与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、交联性单体、引发剂和水按以下用量，在pH值为6. O 9. O的条件下聚合而成 质量分数50%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠水溶液180克，N-丙烯酰吗啉6 79克，交联性单体O. 2 O. 6克，引发剂O. 15 O. 9克，水5 70毫升。
2.根据权利要求I所述的钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，其特征是所述的交联性单体是N-羟甲基丙烯酰胺，其交联后的聚合物结构式为
3.根据权利要求I所述的钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，其特征是所述的交联性单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的一种，其交联后的聚合物结构式为
4.根据权利要求I所述的钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂，其特征是所述的引发剂是氧化-还原引发体系，氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸纳、亚硫fe纳、硫代硫fe纳中的一种。
5.一种钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂的制备方法，其特征是包括以下步骤 (1)将水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠水溶液加入反应釜，搅拌均匀后，用质量分数10% 20%的氢氧化钠将体系的pH值调节到6. O 9. 0，然后加入N-丙烯酰吗啉和交联性单体，搅拌使其溶解； (2)将步骤(I)的反应混合物转至聚合物反应器中，在搅拌下加入氧化-还原引发剂，聚合反应的起始温度为30 60°C，维持聚合反应时间为15 60分钟，最后得到粘稠状产物； (3)将步骤(2)得到的粘稠状产物在密封状态下，于90 100°C下恒温2 6小时，得到凝胶状弹性； (4)将步骤(3)得到的凝胶状弹性体经剪切、烘干、粉碎即得钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂。
6.根据权利要求5所述的钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂的制备方法，其特征是所述的交联性单体是N-羟甲基丙烯酰胺，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种。
7.根据权利要求5或6所述的钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂的制备方法，其特征是所述的引 发剂是氧化-还原引发体系，氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，还原剂是亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种钻井液用丙烯酰吗啉聚合物处理剂及其制备方法，该处理剂由耐水解单体N-丙烯酰吗啉(AOM)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠(SAMPS)、交联性单体、引发剂和水，在pH值为6.0～9.0的条件下聚合而成，其1%水溶液表观粘度15～45mPa·s，在高温(200℃)高盐(饱和盐水)和高钙(40%氯化钙)条件下具有较好的降滤失特性，在无黏土相盐水钻井液中具有良好的增粘效果。产品生产成本低，生产速度快，生产效率高，产品质量稳定。且产品水溶性好，现场应用方便。
文档编号C08F220/58GK102876302SQ20121035365
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者王中华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院