一种油基钻井液增粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油基钻井液增粘剂的制备方法以及根据该制备方法制备得到的 油基钻井液增粘剂。
【背景技术】
[0002] 在钻井过程中，为了保证低固相下钻井液具有较高的粘度及良好的流变性，通常 需要添加增粘剂来提高钻井液的粘度。钻井液增粘剂除了能起到增粘作用，还往往兼做页 岩抑制剂（包被剂）、降滤失剂及流型改进剂等。对于大位移井、大斜度、水平井、高温高压 以及各种敏感性地层，油基泥浆表现出很好的润滑和地层保护能力，以及允许污染物和固 相的存在，抗污染能力强等优点。油基钻井液增粘剂是油基钻井液的重要组成部分，能够提 高油基钻井液粘切力，保证油基钻井液具有良好的悬浮、携岩及降滤失性能，但目前国内外 对钻井液增粘剂研宄主要集中在水基钻井液增粘剂领域，对于油基钻井液增粘剂的研宄却 很少。
[0003] 钻井液增粘剂的种类很多，常用的增粘剂有：改性纤维素、改性瓜胶、黄原胶以及 合成丙烯酰胺类聚合物等，但大多数只适用于水基钻井液。由于大部分水基钻井液增粘剂 在水中可以有效延伸，充分溶解，但在油基钻井液中，特别是全油基钻井液中，由于全油基 钻井液不含水，这些水基钻井液增粘剂聚合物分子无法伸展，因而无法起到增粘提切的作 用，使之不适用油基钻井液。目前，油基钻井液的增粘主要依靠有机土、油基钻井液降滤失 剂聚合物等材料的附带增粘作用来实现，有时为达到要求的钻井液粘度和切力，会增大有 机土、油基钻井液降滤失剂聚合物等材料的加量，导致油基钻井液成本增加。并且，随着井 深的增加导致钻井液温度的升高，对增粘剂的抗高温性能也提出更高的要求。同时环保性 能也是油基钻井液在使用过程中被关注的重要方面之一，目前的油基钻井液的环保性存在 较大的改进空间，研发和使用环保型的油基钻井液材料，如环保型油基钻井液增粘剂，将有 利于油基钻井液的环保性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有的钻井液增粘剂的上述缺陷，提供一种油基钻井液增粘 剂的制备方法以及根据该制备方法制备得到的油基钻井液增粘剂，本发明的油基钻井液增 粘剂能够弥补目前油基钻井液增粘剂较为缺乏的不足，并且其具有良好的抗高温性能、增 粘性能和环保性能。
[0005] 本发明的发明人意外发现，在油基钻井液增粘剂的制备过程中加入海泡石粉末， 可以使制得的油基钻井液增粘剂的增粘效果更加优良，能够适应更多的有机钻井液体系， 且抗高温性能更好。
[0006] 本发明提供了一种油基钻井液增粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0007] (1)在引发剂的存在下，将含有不饱和酰胺、不饱和有机磺酸盐以及不饱和有机羧 酸的水相溶液与含有乳化剂和基础油的油相溶液进行聚合反应，得到聚合物乳液；
[0008] (2)将所述聚合物乳液进行提纯、干燥后，得到合成物；
[0009] (3)将所述合成物、海泡石粉末和酸在搅拌下进行混合，然后将得到的混合物进行 干燥。
[0010] 本发明还提供了本发明的制备方法制备得到的油基钻井液增粘剂产品。
[0011] 与现有的钻井液增粘剂相比，本发明的油基钻井液增粘剂的优势在于：
[0012] (1)能够更好地适用于油基钻井液，且能够适用于多种油基钻井液（如全油基钻 井液和各种油包水钻井液），缓解了油基钻井液用增粘剂较为缺乏的窘境；
[0013] ⑵增粘性能优异，并且能够在较高温度下（例如高于200°C)保持良好的增粘性 能；
[0014] (3)海泡石粉末作为重要原料，具有来源广、价格便宜的特点，并且海泡石粉末作 为一种天然产物，具有良好的环保性能。
[0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0016] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0017] 本发明提供了一种油基钻井液增粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0018] (1)在引发剂的存在下，将含有不饱和酰胺、不饱和有机磺酸盐以及不饱和有机羧 酸的水相溶液与含有乳化剂和基础油的油相溶液进行聚合反应，得到聚合物乳液；
[0019] (2)将所述聚合物乳液进行提纯、干燥后，得到合成物；
[0020] (3)将所述合成物、海泡石粉末和酸在搅拌下进行混合，然后将得到的混合物进行 干燥。
[0021] 在步骤（1)中，本发明的发明人发现，通过将不饱和酰胺、不饱和有机磺酸盐和不 饱和有机羧酸以一定的比例配合，可以获得抗高温性能和增粘性能更好的产品。本发明的 发明人经过大量的试验发现，不饱和酰胺、不饱和有机磺酸盐和不饱和有机羧酸优选的用 量比为：相对于100重量份的水，所述不饱和酰胺的用量为14-28重量份，所述不饱和有机 磺酸盐的用量为4-12重量份，所述不饱和有机羧酸的用量为2-6重量份；更优选的用量比 为：相对于100重量份的水，所述不饱和酰胺的用量为20-25重量份，所述不饱和有机磺酸 盐的用量为8-10重量份，所述不饱和有机羧酸的用量为4-5重量份。
[0022] 在步骤（1)中，所述水相溶液的制备方法可以包括：在搅拌的条件下，将不饱和酰 胺、不饱和有机磺酸盐以及不饱和有机羧酸溶解于水中。所述搅拌的条件没有特别的限定， 能够将不饱和酰胺、不饱和有机磺酸盐和不饱和有机羧酸充分溶解于水中即可，优选地，所 述搅拌的条件为：搅拌速度为2500-3500r/min，搅拌时间为0. 8-1. 2小时。
[0023] 在步骤（1)中，所述不饱和酰胺可以为本领域常用的不饱和酰胺的种类，例如可 以选自含有碳原子数为3-8的烯的多元酰胺中的一种或多种，优选选自含有碳原子数为 3-4的烯的一元酰胺和二元酰胺中的一种或多种，其中含有碳原子数为3-4的烯的一元酰 胺例如为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟基甲基丙烯酰胺，含有碳原子数为3-4的烯的二元 酰胺例如为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺。所述不饱和有机磺酸可以为本领域常用的不饱和有 机磺酸的种类，优选为烯丙基磺酸和/或甲基丙烯磺酸。所述不饱和有机羧酸可以为本领 域常用的不饱和有机羧酸的种类，优选为丙烯酸和/或马来酸酐。
[0024] 在步骤（1)中，所述油相溶液的制备方法可以包括：在搅拌的条件下，将乳化剂 和基础油进行混合。所述搅拌的条件没有特别的限定，能够将乳化剂充分溶解于基础油即 可，优选地，所述搅拌的条件为：搅拌速度为2500-3500r/min，搅拌时间为0. 8-1. 2小时。 所述乳化剂的用量可以采用常规的配制钻井液增粘剂时所用的乳化剂的用量，例如可以为 20-40 :100 ;本发明的发明人发现，当所述乳化剂与所述基础油的用量的质量比为20-40 : 100时，可以获得抗高温性能和增粘性能更好的产品。
[0025] 在步骤⑴中，所述乳化剂的种类可以为常规的配制钻井液增粘剂时所用的乳化 剂的种类，例如所述乳化剂可以选自司盘80、司盘60、吐温20、吐温60、乳化剂0P-10、乳化 剂Span-80和乳化剂TX-100等中的一种或多种，优选地，所述乳化剂为乳化剂0P-10和/ 或乳化剂Span-80。
[0026] 在步骤⑴中，所述基础油的种类可以为常规的配制钻井液增粘剂时所用的基础 油的种类，例如所述基础油可以选自二甲基硅油、白油、大豆油和玉米油等中的一种或多 种，优选为白油，更优选为3#白油。
[0027] 在步骤（1)中，所述聚合反应的条件包括：在30_50°C、搅拌的条件下，将所述水 相溶液滴加到所述油相溶液中，然后加入引发剂并继续搅拌为3-5h。在搅拌的条件下将所 述水相溶液缓慢地滴加到所述油相溶液中，这种混合的方式能够使得到的混合溶液中水相 油相分布更加均匀，各物质接触更加充分；所述搅拌优选为低速搅拌，例如搅拌速度可以为 200-400r/min;所述滴加的速度可以为l-3mL/min，优选为l-2mL/min，所述滴加的方式没 有特别的限定，优选通过分液漏斗进行。所述水相溶液与所述油相溶液的用量的重量比优 选为1 :1. 1-1. 3。所述引发剂的用量可以为本领域的常规用量，例如可以为所述水相溶液 与所述油相溶液的重量和的〇. 03-0. 07重量％ ;所述引发剂的种类可以为常规的配制钻井 液增粘剂时所用的引发剂的种类，在本发明的溶液体系中优选使用过氧化二碳酸二（2-乙 基己醋）（简称为EHP)。
[0028] 在步骤（2)中，将步骤（1)所得聚合物乳液进行提纯、干燥后，得到合成物。提纯、 干燥的过程可以是本领域常规的过程，例如可以包括：使用丙酮对所述聚合物乳液进行提 纯，其操作方法为本领域的常规提纯操作方法，而且本领域一般技术人员能够视具体情况， 对该丙酮的用量进行调控；所述干燥的温度和时间可以为常规的干燥温度和时间；优选 地，干燥温度为80-85°C，干燥时间为4-6h。
[0029] 在步骤（3)中，将所述合成物与海泡石粉末和酸在搅拌下进行混合，然后将得到 的混合物进行干燥。本发明的发明人发现，海泡石粉末可以与本发明所得的所述合成物产 生协同作用，从而使增粘效果更加优良，能够适应更多的有机钻井液体系，且抗高温性能更 好。所述海泡石粉末与所述所得合成物的用量的重量比优选为1:1. 5-2. 5。本发明所用的 海泡石可以为常规的能够商购到的海泡石，所述海泡石粉末的平均粒径可以为50-100微 米，优选为60-80微米。
[0030] 在步骤⑶中，所述酸没有特别的限定，常规的酸都可以适用于本发明，例如可以 为盐酸，盐酸的浓度例如可以为10-20重量％。
[0031] 在步骤（3)中，所述搅拌的条件没有特别的限定，例如可以包括：搅拌速度为 2500-3500r/min，搅拌时间为 1. 5-2. 5 小时。
[0032] 在步骤（3)中，所述干燥的条件没有特别的限定，优选地，干燥温度为80_85°C，干 燥时间为4-6h。
[0033] 本发明还提供了根据本发明的制备方法制备得到的油基钻井液增粘剂，该油基钻 井液增粘剂具有良好的抗高温性能、增粘性能和环保性能，并且弥补目前油基钻井液增粘 剂较为缺乏的不足。
[0034] 本发明的油基钻井液增粘剂的应用方式为本领域常规的应用方式，例如与基浆混 合均匀后使用。本发明的油基钻井液增粘剂的用量可以为本领域常规的用于配置油基钻井 液时所用的增粘剂的用量，例如，以基浆的重量为基准，本发明的油基钻井液增粘剂的用量 可以为0. 1-1.0重量％，优选为0.3-0. 8重量％。
[0035] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0036] 在以下实施例和对比例中，所述SPAN-80购买自江苏省海安石油化工厂，0P-10购 买自广州市创玥化工有限公司，3#白油购买自茂名市宏泰石化有限公司，引发剂过氧化二 碳酸二（2-乙基己醋）（简称为EHP)购买自思达化工催化剂有限公司，海泡石粉末购买自 灵寿县圣恒矿产品加工厂，二甲基硅油购买自广州市君旺生物科技有限公司。
[0037] 实施例1
[0038] (1)常温下将丙烯酰胺、烯丙基磺酸、丙烯酸、水按质量比20:8:4:100混合， 3000r/min搅拌lh，充分溶解后形成水相溶液；
[0039] (2)常温下将SPAN-80、0P-10、3# 白油按质量比 20:10:100 混合