本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用包被剂多元共聚物，本发明还涉及所述钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法。
背景技术
钻井液是钻井工程中重要的流体，其性能的优劣直接关系到钻井质量的好坏，更对一个油田的采油效率高低起到至关重要的作用。目前市场上的包被剂种类繁多，但其性能均存在一定的不足，难以有效包被抑制，尤其高温高盐下对于井下泥岩、页岩吸水膨胀分散、掉块垮塌等情况不能有效控制，难以保证钻井液高效的性能。
发明人检索到以下相关专利文献：cn104497995a公开了一种钻井液用抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法，由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵以m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(二甲基二烯丙基氯化铵)：m(引发剂)：m(分子量控制剂)＝(40～60)：(6-10)：(30～40)：(5～9)：(1～2)：(0.1～0.5)组成的原料和水制成。cn102432751a公开了一种钻井液高温护胶防塌降滤失剂及其制备方法，制备方法为：先将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解为总质量百分比浓度为10％-25％的混合水溶液，再加入丙烯酸充分搅拌溶解后，加入氢氧化钾水溶液，调节ph值为7-8之间，通氮气保护20-30min，加热到50-60℃，再加入二甲基二烯丙基氯化铵、过硫酸铵和硫醇，恒温2-5h，得到胶状产物，将胶状产物用丙酮洗涤，除去未反应的物质后，恒温105℃左右干燥2-4h；粉碎、过60目筛，得到白色粉末状的产物，即为钻井液高温护胶防塌降滤失剂。cn105038732a公开了一种钻井液用润滑封堵剂及其制备方法和使用方法，钻井液用润滑封堵剂，原料包括丙烯酰胺、丙烯酸、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、n,n′-亚甲基双丙烯酰胺、水、油相介质、乳化剂和引发剂。cn105294946a公开了一种水基钻井液用包被剂及其制备方法，该乳化沥青按重量计含有：液体聚丙烯酰胺900～1100份，amps180～220份，n-甲基吡咯烷酮170～190份，纯碱75～85份，助溶剂180～220份，亚硫酸氢钠1.5～2.5份，双氧水1.5～2.5份。cn104177542a公开了一种钻井液用微乳液聚合强包被剂及其制造方法，该发明的技术方案要点为：钻井液用微乳液聚合强包被剂,是由丙烯酸钾、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸经过自由基共聚而形成的分子量为1500万-2400万的共聚物。cn101942060a公开了一种钻井液用环保型包被剂的制备方法，(1)配制氧化型和还原型引发剂溶液：首先分别在95-92ml水中加入5-8g氧化型引发剂a和5-8g还原型引发剂b，来制备浓度为5％-8％的氧化型引发剂a溶液与浓度为5％-8％的还原型引发剂b溶液；(2)在烧杯中加入10-40ml水，向水中加入8.0-13.5g非离子单体，搅拌并充分溶解；(3)加入1.0-5.0g生物聚合物单体，继续搅拌，让其充分溶解；(4)加入4.0-10.0g阴离子单体，继续充分搅拌；(5)加入2.0-7.5gph值调节剂，充分搅拌；(6)加入引发剂：分别加入0.5-3.0ml氧化型和还原型引发剂，充分搅拌；(7)继续搅拌，5分钟后开始发热聚合，在40-50℃条件下，反应2-4h，得最终产品。cn103755869a公开了一种聚合物乳液强包被剂及其制备方法，一种am/aak/amps三元共聚物，其特征在于原料按重量份数包括丙烯酰胺20份～25份、丙烯酸钾10份～15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠5份～10份、乳化剂5份～10份、引发剂0.5份～1份、油相25份～30份和水9份～34.5份。cn106608946a公开了一种用于钻井液增粘剂共聚缔合物及其制备方法，所述共聚缔合物含有结构单元a、结构单元b、结构单元c和结构单位d，所述结构单元a为n，n-二甲基丙烯酰胺，所述结构单元b为两性离子单体n-甲基二烯丙基丙磺酸盐(maps)，所述结构单元c为结构单元b与阳离子聚胺的离子缔合体，所述结构单元d为淀粉，以所述共聚缔合物的总量为基准，所述n，n-二甲基丙烯酰胺的含量为6％～45％，优选为10％～40％；所述两性离子单体n-甲基二烯丙基丙磺酸盐的总含量为5％～35％，优选为10％～32％；所述阳离子聚胺的含量为2％～30％，优选为5％～28％；所述淀粉的含量为5％～35％，优选为10％～32％。上述技术有的生产工艺复杂，成本高。并且抗温性、抗盐能力较差，适用范围窄。
以上这些技术对于如何使钻井液用包被剂做到能充分抑制井壁垮塌，提高岩屑包被效果，避免钻井复杂事故，进而提高钻井质量与效率，并未给出具体的指导方案。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用包被剂多元共聚物，它的性能良好，能够抑制井壁吸水垮塌，提高岩屑包被效果，可有效的避免或减少钻井复杂事故的发生，从而提高钻井质量与效率，它高效低毒，并能达到市场上使用范围较广的包被剂的技术要求。
为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用包被剂多元共聚物，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的絮凝剂为聚合氯化铝(pac)、聚合硫酸铝(pas)、聚合硫酸铁(pfs)中的一种原料或者几种原料的组合(组合物)，组合时其配比是任意的；所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠即cmc中的一种原料或者两种原料的组合(组合物)，组合时其配比是任意的。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物(即丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵共聚物)：将90份～100份的去离子水、15份～25份的丙烯酰胺和25份～35份的二甲基二烯丙基氯化铵加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至50℃～60℃，在反应釜中加入1份～3份的引发剂，并在此温度下反应2～3h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在40℃～50℃温度下减压除水干燥(减压除水干燥为常规技术)，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入25份～35份絮凝剂、20份～30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或两种的组合(组合物)，组合时其配比是任意的。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用包被剂多元共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠两种原料的组合(组合物)，过硫酸钾与过硫酸钠的重量之比为1∶2；所述的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁三种原料的组合(组合物)，聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁三种原料的重量之比为1∶0.5：0.5；所述的增稠剂为黄原胶。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物：将90份的去离子水、15份的丙烯酰胺即am和25份的二甲基二烯丙基氯化铵即dmdaac加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至50℃，在反应釜中加入1份过硫酸钾、2份过硫酸钠，并在此温度下反应3h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在40℃温度下减压除水干燥，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入17.5份聚合氯化铝、8.75份聚合硫酸铝、8.75份聚合硫酸铁、30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用包被剂多元共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠两种原料的组合(组合物)，过硫酸钾与过硫酸钠的重量之比为1∶0.5；所述的絮凝剂为聚合氯化铝即pac；所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠即cmc两种原料的组合(组合物)，黄原胶、羧甲基纤维素钠的重量之比为1∶2。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物：将95份的去离子水、20份的丙烯酰胺即am和30份的二甲基二烯丙基氯化铵即dmdaac加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至55℃，在反应釜中加入1.4份过硫酸钾、0.7份过硫酸钠，并在此温度下反应2.5h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在45℃温度下减压除水干燥，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入30份絮凝剂、25份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用包被剂多元共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾；所述的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝两种原料的组合(组合物)，聚合氯化铝与聚合硫酸铝两种原料的重量之比为1∶0.5；所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠即cmc两种原料的组合(组合物)，黄原胶、羧甲基纤维素钠两种原料的重量之比为1∶2。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物：将100份的去离子水、15份的丙烯酰胺即am和25份的二甲基二烯丙基氯化铵即dmdaac加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至60℃，在反应釜中加入1份的引发剂，并在此温度下反应2h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在50℃温度下减压除水干燥，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入17份聚合氯化铝、8.5份聚合硫酸铝、7份黄原胶、14份羧甲基纤维素钠，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
本发明的制备方法包括以下步骤：合成am-dmdaac共聚物、制备am-dmdaac共聚物粉末、制备包被剂。本发明的钻井液用包被剂多元共聚物具有良好的性能，参见本说明书后面的表1。本发明的性能为：1％水溶液表观粘度≥25.0mpa·s，在20％盐水中1％溶液的表观粘度≥15.0mpa·s，在复合盐水中1％溶液的表观粘度≥10.0mpa·s。本发明的强力包被性能良好，与已有相关的钻井液用包被剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆提高了20％以上，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，与已有相关的技术相比，其制造成本降低了20％以上，它适用范围广，适用于工业化大规模生产。
综上所述，本发明的性能良好，具有良好的包被性、抑制性、热稳定性、抗钙镁和抗盐抗污染能力，能够抑制井壁垮塌，提高岩屑包被效果，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，本发明在170℃高温下包被性能好，产品性能稳定，同时还具有良好的页岩抑制性能及降滤失性能。同时它适用范围广，达到了传统包被剂的技术要求。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用包被剂多元共聚物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠两种原料的组合，过硫酸钾与过硫酸钠的重量之比为1∶2；所述的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁三种原料的组合，聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁三种原料的重量之比为1∶0.5：0.5；所述的增稠剂为黄原胶。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物：将90份的去离子水、15份的丙烯酰胺即am和25份的二甲基二烯丙基氯化铵即dmdaac加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至50℃，在反应釜中加入1份过硫酸钾、2份过硫酸钠，并在此温度下反应3h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在40℃温度下减压除水干燥，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入17.5份聚合氯化铝、8.75份聚合硫酸铝、8.75份聚合硫酸铁、30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
实施例2：本发明所述的钻井液用包被剂多元共聚物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠两种原料的组合(组合物)，过硫酸钾与过硫酸钠的重量之比为1∶0.5；所述的絮凝剂为聚合氯化铝即pac；所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠即cmc两种原料的组合(组合物)，黄原胶、羧甲基纤维素钠的重量之比为1∶2。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物：将95份的去离子水、20份的丙烯酰胺即am和30份的二甲基二烯丙基氯化铵即dmdaac加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至55℃，在反应釜中加入1.4份过硫酸钾、0.7份过硫酸钠，并在此温度下反应2.5h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在45℃温度下减压除水干燥，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入30份絮凝剂、25份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
实施例3：本发明所述的钻井液用包被剂多元共聚物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的引发剂为过硫酸钾；所述的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝两种原料的组合，聚合氯化铝与聚合硫酸铝两种原料的重量之比为1∶0.5；所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠即cmc两种原料的组合，黄原胶、羧甲基纤维素钠两种原料的重量之比为1∶2。
所述的钻井液用包被剂多元共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成am-dmdaac共聚物：将100份的去离子水、15份的丙烯酰胺即am和25份的二甲基二烯丙基氯化铵即dmdaac加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵溶解，将反应釜内物料升温至60℃，在反应釜中加入1份的引发剂，并在此温度下反应2h，得到am-dmdaac共聚物即凝胶状产物；②制备am-dmdaac共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在50℃温度下减压除水干燥，并将得到的am-dmdaac共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备包被剂：在得到的共聚物粉末内加入17份聚合氯化铝、8.5份聚合硫酸铝、7份黄原胶、14份羧甲基纤维素钠，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用包被剂多元共聚物。
以下为本发明的试验部分：
表1为(以上)各实施例制备的钻井液用包被剂多元共聚物性能测定结果。
表1各实施例制备的钻井液用包被剂多元共聚物性能测定结果
由表1可知：本发明各实施例制备的钻井液用包被剂多元共聚物均能达到良好的性能效果。本发明在淡水钻井液中的加量(重量百分比)为0.1％～0.2％，在盐水钻井液中的加量为0.8％～1.2％。本发明的性能为：1％水溶液表观粘度≥25.0mpa·s，在20％盐水中1％溶液的表观粘度≥15.0mpa·s，在复合盐水中1％溶液的表观粘度≥10.0mpa·s。本发明的强力包被性能良好，与已有相关的钻井液用包被剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆提高了20％以上，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，与已有相关的技术相比，其制造成本降低了20％以上，它适用范围广，适用于工业化大规模生产。
本发明提供了一种钻井液用包被剂多元共聚物及其制备方法，包被剂的性能良好，具有良好的包被性、抑制性、热稳定性、抗钙镁和抗盐抗污染能力，能够抑制井壁垮塌，提高了岩屑包被效果，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，本发明的以上各实施例在170℃高温下包被性能好，产品性能稳定，同时还具有优越的页岩抑制性能及降滤失性能。同时它适用范围广，达到了传统包被剂的技术要求。
综上所述，本发明的包被剂性能良好，能够抑制井壁吸水垮塌，提高了岩屑包被效果，可有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，从而提高了钻井质量与效率，它高效低毒，并能达到市场上使用范围较广的包被剂的技术要求。