度为45°C，搅拌 反应3h后得到N，N-二甲基烯丙基丙磺酸盐（DAPS)的粗产品。将DAPS粗产品转移到大片 滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶剂抽提3h，抽提完毕后将滤纸包放在干 燥箱中，在50°C下干燥，最终得到纯净的DAPS单体，产率为94. 3%。
[0027]比较例1(直接反应） 按照化学计量比DA:PS为1:1反应。称取85gDA倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅 中，加热并开始搅拌。再称取122gPS，直接加入到DA中，反应温度为20°C，搅拌反应0. 5h 后得到大块聚合产物，已无DAPS单体，产率为0。按照化学计量比反应时，反应中生产大量 的热无法及时散去，温度瞬间急剧上升，导致原料DA和产物DAPS都发生聚合。
[0028] 比较例2(常规方法，以丙酮为溶剂反应） 称取90gDA倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS溶于650g丙酮，将混合溶液直接加入到DA中，反应温度为60°C，搅拌反应4h后得到DAPS 的粗产品。将DAPS粗产品转移到大片滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶 剂抽提2h，抽提完毕后将滤纸包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最终得到纯净的DAPS单体， 产率为81. 7%。
[0029] 实施例2 分别称取103gDAPS，35gAM，加一定量去离子水溶解后转移至反应器，单体总浓度为 35%。通入N2除氧lh，同时升温至60°C，保持30min后加入0. 7g过硫酸钾，反应6h后得到 凝胶状固体，用丙酮沉淀得白色沉淀物。在IKTC下干燥24h后粉碎，最终得DAPS/AM两性 离子共聚物。
[0030] 实施例3 分别称取60gDAPS，50gAM，15gNaCl，加一定量去离子水溶解后转移至反应器，单体总浓 度为40%。通入N2除氧lh，同时升温至55°C，保持30min后加入0. 75g过硫酸铵，反应5h 后得到凝胶状固体，用丙酮沉淀得白色沉淀物。在IKTC下干燥24h后粉碎，最终得DAPS/ AM两性离子共聚物。
[0031] 实施例4 首先称取350ml自来水，加入7g凹凸棒石，高速搅拌IOmin后加入1.2g黄原胶，继续 高速搅拌lOmin，静置养护2h;加入130g无水CaCl2，高速搅拌IOmin后静置冷却至室温；加 入6. 5g实施例2制备的聚合物，高速搅拌lOmin，静置养护24h，得钻井液体系。
[0032] 实施例5 首先称取350ml自来水，加入IOg钙基膨润土，高速搅拌IOmin后加入Ig文莱胶，继续 高速搅拌lOmin，静置养护2h;加入180g无水CaCl2，高速搅拌IOmin后静置冷却至室温；加 入IOg实施例3制备的聚合物，高速搅拌lOmin，静置养护36h，得钻井液体系。
[0033] 实施例6 与实施例4相同，不同之处为钻井液不含氯化钙。
[0034] 实施例7 与实施例4相同，不同之处为钻井液中氯化I丐用量为水用量的2wt%。
[0035] 实施例8 与实施例4相同，不同之处为钻井液中氯化I丐用量为水用量的5wt%。
[0036] 实施例9 与实施例4相同，不同之处为钻井液中氯化钙用量为水用量的10wt%。
[0037] 实施例10 与实施例4相同，不同之处为钻井液中氯化I丐用量为水用量的25wt%。
[0038]钻井液性能测试： 钻井液性能测试包括流变性能、滤失控制、抑制性能、润滑性能的测试，测试结果见表 1~表4。其中，流变性能使用ZNN-D6型六速旋转粘度计进行测定，通过得到的小600、 小300、（j) 6、（j) 3数据计算得到各流变参数；滤失量使用SD-6A型多联中压滤失仪和高温高 压滤失仪进行测定，测试时间30min;抑制性能为页岩滚动回收测试，方法为：将一定质量 的页岩加入钻井液中，在120°C下滚动老化16h，取出用0. 42mm标准筛回收，计算一次回收 率。回收后的页岩放置于清水中在120°C下滚动老化2h，取出用0. 42mm标准筛回收，计算 二次回收率；润滑性能使用极压润滑仪EP-B和粘附系数测定仪NF-2进行测定。
【主权项】
1. 一种水基钻井液，其特征在于所述钻井液包括水、两性离子聚合物、无水氯化钙、土 相、流型调节剂，其中，以水的重量为基准，两性离子聚合物用量为水用量的0. 5-5wt%，优选 为I. 5-3wt% ;无水氯化钙用量为水用量的20-70wt%，优选30-60wt% ;土相用量为水用量的 0-6wt%，优选为I. 5-4wt%，流型调节剂用量为水用量的0. 1-0. 4wt%，优选0. 2-0. 3wt%，所述 两性离子聚合物为N，N-二甲基烯丙基丙磺酸盐/丙烯酰胺二元共聚物。2. 按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述土相为钠基膨润土、钙基膨润 土、凹凸棒石、海泡石中的一种或几种。3. 按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述流型调节剂为黄原胶，瓜尔 胶、文莱胶中的一种或几种。4. 按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述两性离子聚合物通过如下步 骤制备：（1)首先分别称取摩尔比为2:1~8:1的N，N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸内 酯，并向N，N-二甲基烯丙基胺中加入1，3_丙磺酸内酯，然后在10~60°C的温度下反应 0. 5~4h，最后经过滤、抽提、干燥制得N，N-二甲基烯丙基丙磺酸盐；（2)按照（5~2): (5~8)的摩尔比分别称取步骤（1)的得到的N，N-二甲基烯丙基丙磺酸盐和丙烯酰胺，加 入溶剂溶解后通入N2除氧反应0. 5~lh，同时升温至50~70°C，恒温5~IOmin后加入 引发剂反应4~6h，反应后得到凝胶状固体，用丙酮沉淀得白色沉淀物；（3)将步骤（2)得 到的沉淀物在100~120°C下干燥16~24h后粉碎，得两性离子聚合物。5. 按照权利要求4所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1)中N，N-二甲基烯丙基胺 和1，3-丙磺酸内酯的摩尔比为3:1~5:1。6. 按照权利要求4所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1)中1，3_丙磺酸内酯滴加 到N，N-二甲基烯丙基胺中或者直接一次性加入到N，N-二甲基烯丙基胺中。7. 按照权利要求6所述的水基钻井液，其特征在于：采用直接一次性加入时称取的 N，N-二甲基烯丙基胺和1，3_丙磺酸内酯摩尔比为5:1~8:1。8. 按照权利要求6所述的水基钻井液，其特征在于：采用滴加方式时N，N-二甲基烯丙 基胺和1，3_丙磺酸内酯摩尔比为2:1~5:1。9. 按照权利要求4所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（1)中所述抽提溶剂选用甲醇 或乙醇，所述抽提时间为1~3h。10. 按照权利要求4所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（2)中所述溶剂为去离子 水或者盐水，所述盐水中加入的NaCl浓度为0~0. 5mol/L，加入溶剂后单体总质量浓度为 20% ~40%。11. 按照权利要求4所述的水基钻井液，其特征在于：步骤（2)中使用的引发剂为过硫 酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中任一种,所述引发剂用量占单体总质量0. 4%~0. 7%。12. 按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述钻井液包括页岩抑制剂，所 述页岩抑制剂用量为水用量的〇. l_2wt%，优选为l-2wt%。13. 按照权利要求12所述的水基钻井液，其特征在于：所述页岩抑制剂为氯化钾、硫酸 钾、硝酸钾、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇丙二醇嵌段聚合物中的 一种或几种。14. 按照权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于：所述钻井液包括加重剂，所述加 重剂为重晶石、石灰石、赤铁矿，方铁矿，氧化铁，碳酸镁中的一种或几种，可根据钻井液密 度的要求来决定加入量。15. 权利要求1至14中任一权利要求所述的水基钻井液在钻井过程中的应用。16. 权利要求1至14中任一权利要求所述水基钻井液的制备方法，包括如下内容，首 先按照比例分别称取水、两性离子聚合物、无水氯化钙、土相、流型调节剂，然后向水中加入 土相，充分水化或分散后，加入流型调节剂，高速搅拌使其充分溶解后加入无水氯化钙，加 入无水氯化钙后温度上升，待降至室温后加入两性离子聚合物，高速搅拌分散后静置养护 24~48h，得到钻井液。
【专利摘要】本发明提供一种强抑制水基钻井液及其合成方法和应用，所述钻井液包括水、两性离子聚合物、无水氯化钙、土相、流型调节剂，其中，以水的重量为基准，两性离子聚合物用量为水用量的0.5-5wt%，无水氯化钙用量为水用量的20-70wt%，土相用量为水用量的0-6wt%，流型调节剂用量为水用量的0.1-0.4wt%。本发明还提供一种水基钻井液合成方法与应用。本发明钻井液通过氯化钙与两性离子聚合物的协同作用，使钻井液具有优良的流变性能、滤失控制性能、抑制性能、封堵性能、润滑性能。
【IPC分类】C09K8/24, C09K8/16, C08F220/56, C08F226/02
【公开号】CN105086959
【申请号】CN201410197763
【发明人】杨超, 鲁娇, 陈楠, 张志智, 尹泽群, 刘全杰
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月12日