钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制作方法

本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物。本发明还涉及所述钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制备方法。

背景技术：

1、在石油钻井过程中，钻井液是满足钻井需求和钻井安全的重要保障，但由于地层中存在裂缝和孔隙，钻井液中的自由水以及化学处理剂等物质会渗入地层从而导致各种钻井安全事故。因此，在钻井液往往加入降滤失剂，通过改善泥饼的质量和渗透率来防止钻井液向地层渗透，从而起到稳定井壁、减少井下事故发生的作用。

2、随着深井、超深井的开发，钻井过程对钻井液的性能提出了更高的要求。作为钻井液的关键处理剂，对降滤失剂的性能要求也是越来越高。目前现场普遍采用的三磺体系存在环境污染问题，使用受到一定限制；聚合物类降滤失剂多呈直链，抗温能力有限。因此，需要开发一种综合性能良好，环境友好型的新型降滤失剂。

3、相关专利文献：cn 115181211a公开了一种钻井液用支化抗高温聚合物降滤失剂，所述的支化抗高温聚合物降滤失剂由多元烯烃衍生物在引发剂的引发下发生聚合，形成具有一定支化度的小分子聚合物，再与酰胺类单体、磺酸类单体和吡咯烷酮类单体发生共聚而成，该降滤失剂使用时不会导致钻井液黏度明显升高，降滤失性能良好。所述支化抗高温聚合物降滤失剂虽具有一定的支化度，但依然为碳-碳长链结构；且支化抗高温聚合物降滤失剂在碳-碳长链方向空间位阻效应不明显，需要加入阻聚剂控制产物的分子量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物，该羧羟基超支化聚合物在高温下降滤失性能良好，加入钻井液后无明显增黏效果，有效避免或减少井下复杂事故的发生，有利于钻井液性能的稳定和维护，提高钻井安全，达到市场上使用范围较广的降滤失剂的技术要求。

2、为此，本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制备方法。

3、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

4、一种钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物，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：

5、

6、ph调节剂其用量应满足调节后达到溶液ph值的要求。

7、上述酰化剂为不饱和酸酐；多元烯烃衍生物为2,4-己二烯酸；不饱和醇为不饱和一元醇或多元醇；溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

8、所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述配比分别将酰化剂和3,5-二氨基苯甲酸溶于溶剂中，形成(制成)溶液a和溶液b，搅拌(添加)下向所述溶液a中缓慢滴加所述溶液b，在冰水浴中反应，得到中间产物；②将步骤①得到的所述中间产物溶于水(去离子水)中，加入上述配比的多元烯烃衍生物和不饱和醇，搅拌均匀，用ph调节剂调节溶液ph值为5.0-8.0，制成溶液c；③将步骤②中得到的所述溶液c在氮气保护下升温至50-70℃，在(搅拌转速为)500-800r/min搅拌条件下逐滴加入引发剂，滴加完毕后继续搅拌2-3h，保温静置，得到产物；④将步骤③得到的产物干燥、粉碎，即得所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物。

9、上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的作为上述酰化剂的不饱和酸酐为马来酸酐。上述不饱和醇为3-甲基-3-丁烯-1-醇。上述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或几种原料的组合，组合时其配比是任意的。上述水为去离子水，上述ph调节剂为质量分数是10％-20％的氢氧化钠水溶液。步骤①中，形成溶液a和溶液b所用的溶剂是等量的，即各用去二分之一的溶剂。步骤③中所述保温时间为3-4h，保温温度为50-70℃；步骤④中，所述干燥为在90-105℃下干燥4-6h。

10、上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物是由下述重量配比的原料制成的：

11、

12、ph调节剂其用量应满足调节后达到溶液ph值的要求；

13、上述酰化剂为马来酸酐；多元烯烃衍生物为2,4-己二烯酸；不饱和醇为3-甲基-3-丁烯-1-醇；溶剂为n-甲基吡咯烷酮；引发剂为过硫酸钾；上述水为去离子水；ph调节剂为质量分数是20％的氢氧化钠水溶液；所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述配比分别将酰化剂和3,5-二氨基苯甲酸溶于溶剂中，形成溶液a和溶液b，形成溶液a和溶液b所用的溶剂都是100份，搅拌(添加)下向所述溶液a中缓慢滴加所述溶液b，在冰水浴中反应，得到中间产物；②将步骤①得到的所述中间产物溶于80份去离子水中，加入上述配比的多元烯烃衍生物(2,4-己二烯酸)和不饱和醇(3-甲基-3-丁烯-1-醇)，搅拌均匀，用ph调节剂调节溶液ph值为7.0，制成溶液c；③将步骤②中得到的所述溶液c在氮气保护下升温至70℃，在(搅拌转速为)800r/min搅拌条件下逐滴加入引发剂，滴加完毕后继续搅拌3h，70℃下保温静置4h，得到产物；④将步骤③得到的产物在105℃下干燥6h、粉碎，即得所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物。

14、上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物是由下述重量配比的原料制成的：

15、

16、ph调节剂其用量应满足调节后达到溶液ph值的要求；

17、上述酰化剂为马来酸酐；多元烯烃衍生物为2,4-己二烯酸；不饱和醇为3-甲基-3-丁烯-1-醇；溶剂为n-甲基吡咯烷酮；引发剂为过硫酸铵；上述水为去离子水；ph调节剂为质量分数是15％的氢氧化钠水溶液；

18、所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述配比分别将酰化剂和3,5-二氨基苯甲酸溶于溶剂中，形成溶液a和溶液b，形成溶液a和溶液b所用的溶剂都是100份，搅拌下向所述溶液a中缓慢滴加所述溶液b，在冰水浴中反应，得到中间产物；②将步骤①得到的所述中间产物溶于100份去离子水中，加入上述配比的多元烯烃衍生物(2,4-己二烯酸)和不饱和醇(3-甲基-3-丁烯-1-醇)，搅拌均匀，用ph调节剂调节溶液ph值为8.0，制成溶液c；③将步骤②中得到的所述溶液c在氮气保护下升温至65℃，在(搅拌转速为)700r/min搅拌条件下逐滴加入引发剂，滴加完毕后继续搅拌3h，70℃下保温静置3h，得到产物；④将步骤③得到的产物在95℃下干燥5h、粉碎，即得所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物。

19、上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物是由下述重量配比的原料制成的：

20、

21、ph调节剂其用量应满足调节后达到溶液ph值的要求；

22、上述酰化剂为马来酸酐；多元烯烃衍生物为2,4-己二烯酸；不饱和醇为3-甲基-3-丁烯-1-醇；溶剂为n-甲基吡咯烷酮；引发剂为过硫酸钾；上述水为去离子水；ph调节剂为质量分数是10％的氢氧化钠水溶液；

23、所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述配比分别将酰化剂和3,5-二氨基苯甲酸溶于溶剂中，形成溶液a和溶液b，形成溶液a和溶液b所用的溶剂都是90份，搅拌下向所述溶液a中缓慢滴加所述溶液b，在冰水浴中反应，得到中间产物；②将步骤①得到的所述中间产物溶于90份去离子水中，加入上述配比的多元烯烃衍生物(2,4-己二烯酸)和不饱和醇(3-甲基-3-丁烯-1-醇)，搅拌均匀，用ph调节剂调节溶液ph值为7.0，制成溶液c；③将步骤②中得到的所述溶液c在氮气保护下升温至60℃，在(搅拌转速为)600r/min搅拌条件下逐滴加入引发剂，滴加完毕后继续搅拌3h，60℃下保温静置4h，得到产物；④将步骤③得到的产物在105℃下干燥5h、粉碎，即得所述的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物。

24、上述技术方案中，优选的技术方案还可以是下面的实施例4至实施例6。

25、本发明中的各组分(原料)为市售商品，使用时，将本发明的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物分散于钻井液中。本发明的加入量(本发明的产品在钻井液的加量)为钻井液质量的3％-5％。

26、为解决上述技术问题，本发明提供的制备思路为：(1)采用3,5-二氨基苯甲酸为原料，与马来酸酐进行酰胺化反应得到含有苯环和酰胺基团的超支化核，芳环结构可提高聚合物分子的刚性和抗温性，酰胺基团增强分子的吸附性能；(2)利用超支化核中的碳-碳双键与不饱和二元烯酸及不饱和醇共聚时的空间位阻效应减少阻聚剂的使用，且利于分子量的窄分布，提高产品的性能；(3)产物中含有大量的羟基基团和羧基，羟基基团吸附在粘土表面，羧基基团使粘土表面形成水化层，提高粘土表面的ζ电位，促进粘土颗粒多级分散，形成致密泥饼；(5)大量端基的富集以及高支化度，产物反应活性高，无链缠结，产物溶解性好，相容性较好，不会产生明显的增黏效应。

27、本发明提供了一种钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物及其制备方法，参见本说明书后面本发明的试验部分，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

28、1、本发明制备的钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物，端基含有大量的羧基和羟基基团，羧基吸附在粘土颗粒周围并产生丰厚的水化层，同时增加了粘土颗粒表面的ζ电位，使粘土分散性增强，形成致密泥饼，降滤失性能良好。

29、2、本发明制备降滤失剂，超支化核中含有苯环核酰胺基团，提高了降滤失剂的刚性和抗温性，抗温可达200℃，抗高温性能良好。

30、3、本发明制备的降滤失剂具有超支化结构，无分子链缠结，避免了增黏效应，便于现场使用。

31、4、超支化核中间位碳-碳双键与不饱和二元烯酸衍生物共聚时存在位阻效应，减少阻聚剂的使用，降低成本，同时窄的分子量分布使得产品的降滤失性能良好。

32、5、反应过程中升温后加入引发剂，引发剂的活性相当，进一步确保了产品的降滤失性能。

33、综上所述，本发明提供了一种钻井液用降滤失剂羧羟基超支化聚合物，该羧羟基超支化聚合物在高温下降滤失性能良好(即具有良好的高温降滤失性能)，加入钻井液后无明显增黏效果(不会对钻井液产生增黏效果)，有效避免或减少了井下复杂事故的发生，有利于钻井液性能的稳定和维护，提高了钻井安全，达到了市场上使用范围较广的降滤失剂的技术要求。解决了市场上已有降滤失剂高温下降滤失性能一般、对钻井液产生增黏效果的问题。