专利名称：钻井液增粘剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及石油技术领域，尤其涉及一种钻井液增粘剂及其制备方法。
背景技术：
随着石油及天然气需求量的不断扩大，油气开采已经逐渐进入深井、超深井等复杂地质情况的开发阶段。越来越高的井底施工温度及循环温度对石油工业的相关助剂提出了耐高温的实际需求。钻井液是同油气地藏首先接触的外加流体，其性能的优劣对于保证井壁稳定、提升完井质量具有至关重要的作用，因此，提高钻井液的耐高温性能是目前急需解决的问题。现有技术中，主要是通过添加助剂提高钻井液的耐高温性能，其中，钻井液增粘剂是钻井助剂中最为重要的一种，主要分为天然植物胶和合成高分子两大类，在保证钻井液安全施工、携砂带屑等方面具有重要作用。然而现有的钻井液增粘剂如80A-51等，都不能很好的满足高温施工需要，大部分增粘剂在高于150°C条件下增粘效果迅速下降，甚至完全消失。中国专利CN20100593450公开了一种钻井液抗高温增粘剂，采用淀粉、瓜尔胶等天然产物和碱性氢氧化物及环氧化物为主要成分，但是其制备过程中需要加入大量有机溶剂，对环境带来不利影响，并且制备的增粘剂无法满足高于150°C的施工要求；中国专利CN201110184384公开了一种聚丙烯酰胺增粘剂，其具有一定抗盐、抗钙性能，但是抗高温性能不能满足高温施工要求；中国专利CN201010172382公开了一种2 —丙烯酰胺基一 2 —甲基丙磺酸、丙烯酰胺和丙烯酸共聚物增粘剂，它可以有效调节流型、絮凝包被钻屑、抑制页岩水化分散，但是无法满足高于20(TC的施工要求。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供钻井液增粘剂及其制备方法，制备的钻井液增粘剂具有良好的抗高温增粘性能。本发明提供了一种钻井液增粘剂的制备方法，包括:A)向混合溶液中加入碱性化合物调节pH值至6.0 8.0，得到反应溶液；所述混合溶液包括非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体、阳离子型疏水单体和去离子水；或者包括非离子型水溶性单体、阳离子型水溶性单体、阴离子型疏水单体和去离子水；B)将步骤A)得到的反应溶液与引发剂混合，进行聚合反应，得到钻井液增粘剂；所述阳离子型疏水单体具有式(I )所示的结构:
权利要求
1.一种钻井液增粘剂的制备方法，包括: A)向混合溶液中加入碱性化合物调节pH值至6.0 8.0，得到反应溶液；所述混合溶液包括非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体、阳离子型疏水单体和去离子水；或者包括非离子型水溶性单体、阳离子型水溶性单体、阴离子型疏水单体和去离子水； B)将步骤A)得到的反应溶液与引发剂混合，进行聚合反应，得到钻井液增粘剂； 所述阳离子型疏水单体具有式(I )所示的结构:
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非离子型水溶性单体选自丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子型水溶性单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或多种；所述阳离子型水溶性单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化氢中的任意一种或多种，或者选自过硫酸铵、过硫酸钾与四甲基乙二胺的氧化还原体系。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和氨水中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体和阳离子型疏水单体的摩尔比为(8 48):1:1 ;或者所述非离子型水溶性单体、阳离子型水溶性单体和阴离子型疏水单体的摩尔比为(8 48):1:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体、阳离子型疏水单体和碱性化合物占所述反应溶液总质量的5wt% 50wt% ;或者所述非离子型水溶性単体、阳离子型水溶性単体、阴离子型疏水単体和碱性化合物占所述反应溶液总质量的5wt% 50wt%。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的用量为所述反应溶液总质量的0.lwt% 5wt%。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的反应温度为30°C 70°C，反应时间为Ih IOh。
10.根据权利 要求1 9任意一项所述的制备方法制备的钻井液增粘剂。
全文摘要
本发明将不同离子类型的水溶性单体和疏水单体混合，进行聚合反应，从而制备得到两性疏水缔合型水溶性钻井液增粘剂。本发明提供的钻井液增粘剂结构上同时带有两性离子基团，可以有效的吸附或桥连粘土粒子，具有良好的增粘效果；同时离子型水溶性单体利用亲水性离子基团可以在保证高分子水溶性的前提下，大幅度提高聚合物结构内疏水单元的含量；而离子型疏水单体单元的引入，可以通过疏水缔合作用来保证增粘剂在高温高盐条件下的增粘作用和降失水作用。实验结果表明，本发明提供的增粘剂在温度高达260℃时，依然具有良好的增粘性能，同时高温高压失水性能也十分优异，具有广泛的实际应用前景和经济效益。
文档编号C08F220/56GK103113518SQ20131006172
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者徐昆, 宋春雷, 谭颖, 王丕新, 刘畅, 路璀阁, 李鹏翀 申请人:中国科学院长春应用化学研究所