專利名稱：一種鉆井液用無機-有機抗鹽抗高溫聚合物降濾失劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液用無機-有機抗鹽抗高溫聚合物降濾失劑的制備方法，屬鉆井液化學品用水溶性高分子材料類合成制備技術領域，該產(chǎn)品具有加量少、濾失量低、抗鹽、抗鈣、抗溫性能好等特點
背景技術：
近年來，隨著鉆特殊井、超深井和復雜井數(shù)量的增多，對鉆井液工藝技術提出了更高的要求，鉆井液處理劑已不能完全滿足鉆井液技術發(fā)展的需要，通過研究與分析，采用純粹的陰陽離子共聚，合成出了含有磺酸基團耐溫抗鹽的共聚物鉆井液降濾失劑，但在實際應用中，單單四種單體的聚合也存在聚合物穩(wěn)定高溫老化16h后(16h老化后，聚合物的粘度和降濾失能力降低50%的溫度，就定義為16h穩(wěn)定溫度)水解和氧化降解。

發(fā)明內容
為了克服這一缺陷，提高該類聚合物的轉變溫度，本發(fā)明以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺、丙烯酸鈉為主聚合物，以無機鹽為轉變溫度穩(wěn)定劑的無機-有機聚合物。該處理劑易溶于水，水溶液呈粘稠透明狀，具有較好的降濾失、抗溫、抗鹽和抗鈣、鎂污染的能力，并有較好的增粘的效果，能有效地控制地層造漿、抑制粘土和鉆屑分散，與常用的處理劑有良好的配伍性。本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實現(xiàn)實驗試劑丙烯酰胺(AM)、丙烯酸鈉、無機鹽，化學純，天津化學試劑廠；過硫酸銨分析純，天津化學試劑廠；二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 (AMPS)，工業(yè)品。本發(fā)明的具體合成方法包括以下工藝步驟1、將去離子水加入反應釜，在攪拌下2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、丙烯酰胺和丙烯酸鈉單體依次加入反應釜中，待原料溶解均勻后用適當濃度的氫氧化鉀溶液將體系 PH值調到10 12。加入DMDAAC攪勻，邊升溫邊通氮氣10 15min同時將過硫酸銨引發(fā)劑溶于水中密封。2、將單體混合液轉移至聚合器中，在氮氣保護下升溫到60 80°C，停止通氮，并向體系中加入引發(fā)劑，攪拌均勻后靜置、密封，于60 80°C反應3 5h后得粘彈性共聚物膠體，加入無機鹽剪切造粒混合均勻并于80°C烘干粉碎，即得無機_有機抗鹽抗高溫聚合物降濾失劑產(chǎn)品。
具體實施例方式下面通過一些具體實施例對本發(fā)明的合成方法進行進一步優(yōu)化研究本項研究的目的在于找出各反應因素對聚合產(chǎn)物性能的影響，最終得出最佳合成方案。這里選用產(chǎn)物在復合鹽水基漿中的降濾失效果作為合成條件優(yōu)化的依據(jù)，樣品加量為1%。 反應時間的選擇在聚合反應中，反應時間對單體轉化率有很大的影響，而單體的轉化率不但影響分子量，還會影響降濾失劑有效成分的產(chǎn)率。固定反應單體的質量配比為 AM DMDAAC AMPS AA = 40 30 10 10 ；單體總濃度25% (質量分數(shù))；反應溫度40°C;引發(fā)劑0. (質量分數(shù))；pH值10 12。在單體混合液反應的不同時間段，取一定量產(chǎn)品測定其降濾失性能，測定結果見圖1。從圖1可知，反應時間在3h以內時，聚合物的降濾失能力隨時間的延長而增大，而反應時間為3h時，聚合物的降濾失能力達到最好， 而后隨著反應時間的延長，聚合物的降濾失能力反而有所下降。因此，產(chǎn)品聚合的最佳反應時間定為3h。單體總濃度的選擇單體濃度的大小會影響反應的鏈增長和鏈終止速率，即直接影響產(chǎn)品的聚合度。 確定反應單體的質量配比為AM DMDAAC AMPS MA = 40 30 10 10、反應溫度 40°C、引發(fā)劑0. 1 % (質量分數(shù))、反應時間3h、pH值10 12，改變單體總濃度(質量分數(shù))，考察其對共聚物性能的影響。實驗結果見圖2。圖2表明，隨著單體總濃度的增加，聚合物降濾失性能先升高后下降。當單體總濃度為30%時，濾失量最小，因此選擇聚合反應的單體總濃度為30%。合成溫度、單體質量配比和引發(fā)劑用量的選擇采用單因素法確定反應時間3h和單體總濃度30%后，再做一組實驗確定引發(fā)劑用量(質量分數(shù))、單體質量配比(AM DMDAAC AMPS AA)和反應溫度。實驗結果見表
Io表1.合成溫度、單體質量配比和引發(fā)劑用量對降濾失性能的影響
序號單體質量配比反應溫度(°C)引發(fā)劑加量(％ ) API濾失量(ml)
135: 50: 10 :05400.522.5
235 :50 :10 :05500.319.2
335 :50: 10: 05600.119.0
440: 30: 10: 10400.516.3
540: 30: 10: 10500.314.1
640 :30 :10:10600.111.5
750: 30: 10:10600.114.9
850: 30 :10:10400.315.7
950 30: 1010500.518.3由表1可知，6號實驗方案得到的實驗效果最好，API濾失量為11. 5ml。結合前面的單因素實驗可以得到最佳合成方案反應溫度60°C，單體質量配比為AM DMDAAC AMPS MA = 40 30 10 10，引發(fā) 劑濃度 0.1% (質量分數(shù))，單體總濃度30% (質量分數(shù))，反應時間3h。按此最佳方案得到的聚合物產(chǎn)品。產(chǎn)品性能評價產(chǎn)品在淡水基漿中的降濾失能力聚合物在淡水基漿中的降濾失能力見圖3。從圖3可以看出，產(chǎn)品在淡水基漿中具有良好的降濾失能力，降濾失效果隨樣品加入量的增加而提高，加量為0.1 %時濾失量為 13. 2ml因此適用加量為0. 2%0產(chǎn)品抗鹽、抗鈣、抗鎂能力本品在復合鹽水基漿中的降濾失能力見圖4。圖4表明，XYFK-Il在復合鹽水基漿中的降濾失性效果很好，性能隨樣品加入量的增加而提高，加量為時，復合鹽水基漿濾失量分別9. 4ml因此適用加量為1%。產(chǎn)品抗溫能力為評價產(chǎn)品的抗溫性，我們將加無機鹽的產(chǎn)品與在同一聚合條件下的四種單體共聚物，在同一種基漿中配成試驗漿。試驗漿在120°c、150°c、18(rc、22(rc下滾動老化16h的濾失量見圖5。樣品在淡水基漿中的加量為0.2%，在混合鹽水基漿中的加量均為1%。從圖5可見，在120°C、150°C、18(rC滾動老化后濾失量仍然較低，說明在四種單體共聚時加入無機物大大提高了共聚物的抗溫能力。


圖1反應時間對降濾失性能的影響圖2單體總濃度對降濾失性能的影響圖3產(chǎn)品在淡水基漿中的降濾失能力圖4產(chǎn)品在復合鹽水水基漿中的降濾失能力圖5產(chǎn)品和四種單體共聚物在不同溫度下的降濾失能力。
權利要求
1.一種鉆井液用無機-有機抗鹽抗高溫聚合物降濾失劑的合成方法，其特征在于它是以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺、丙烯酸鈉為主聚合物，以無機鹽為轉變溫度穩(wěn)定劑。按一定的質量比配制成水溶液，在一定溫度下，加入引發(fā)劑進行聚合反應，生成彈性膠體的大分子聚合物，經(jīng)復配得目標化合物。
2.如權利要求1所述鉆井液用無機-有機抗鹽抗高溫聚合物降濾失劑的最佳合成方案為反應溫度60°C，單體質量配比為AM AMPS DMDAAC AA = 40 30 10 10，引發(fā)劑濃度0.1% (質量分數(shù))，單體總濃度30% (質量分數(shù))，反應時間3h。
3.如權利要求1或2所述將體系pH值調到10 12是用氫氧化鉀溶液，再加入DMDAAC 攪勻。于60°C反應3h后得粘彈性共聚物膠體。
4.如權利要求1所述能提高聚合物的轉變溫度無機離子為可溶性碳酸鹽中的任意一種。
5.如權利要求1或2所述合成聚合物降濾失劑的方法，其特征在于所述體系中加入引發(fā)劑為過硫酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液用無機-有機抗鹽抗高溫聚合物降濾失劑的合成方法，其特征在于它是以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺、丙烯酸鈉為主聚合物，以無機鹽為轉變溫度穩(wěn)定劑。按一定的質量比配制成水溶液，在一定溫度下，加入引發(fā)劑進行聚合反應，生成彈性膠體的大分子聚合物，經(jīng)烘干、粉碎得目標化合物。該處理劑易溶于水，具有較好的降濾失、抗溫、抗鹽和抗鈣、鎂污染的能力，并有較好的增粘的效果，能有效地控制地層造漿、抑制粘土和鉆屑分散，與常用的處理劑有良好的配伍性。
文檔編號C08F226/02GK102220112SQ20111012812
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權日2011年5月18日
發(fā)明者王杰, 王紅兵 申請人:北京興有豐科科技發(fā)展有限公司