水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑及其制備方法。主要解決了現(xiàn)有增粘劑抗高溫性差、粉末狀增粘劑在鉆井液中溶解性差的問題。其特征在于：包括以下步驟：（1）水相的制備：按摩爾比稱取單體，將烯基酸、烯基磺酸、烯基酰胺和烯基烷酮溶于去離子水中充分溶解，在充分攪拌并水浴冷卻條件下用NaOH中和至中性；（2）油相的制備：在反應器中加入占水相質量百分比60%的乳化用油及占乳化用油質量百分比10%的乳化劑，攪拌至充分混合；（3）水相緩慢加入油相當中，充分除氧后，使用乳化機將油水兩相充分乳化；反應溫度50～60℃，加入引發(fā)劑，反應6～8h，然后降至室溫。該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑及其制備方法，能抗溫達260℃，合成工藝簡單。
【專利說明】水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田鉆井【技術領域】中一種增粘劑，尤其是一種水基鉆井液用抗高溫乳 液增粘劑及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的發(fā)展，現(xiàn)有的中淺層油氣資源以無法滿足需要，嚴峻的能源形勢 使深部油氣資源的開發(fā)顯得更為迫切，而隨著井深的增加井底溫度也隨之增高，井底高溫 會對作為循環(huán)介質的鉆井液產生破壞影響，主要體現(xiàn)在由于鉆井液處理劑發(fā)生高溫降解、 高溫解吸附和高溫去水化等變化而導致的鉆井液流變性失控。因此，提高鉆井液主處理劑 之一的增粘劑的抗溫性能是急需解決的問題之一。 目前水基鉆井液常用的增粘劑主要分為天然材料及其改性產品以及高分子聚合物類 產品。其中天然材料及其改性產品由于自身結構的問題通常抗溫能力低于180°C;國內抗溫 超過200°C的高分子聚合物類產品也較少，合成時通常采用水溶液聚合法，該方法的主要特 點是在去離子水中進行聚合得到液體半成品，進一步干燥并粉碎后得到粉末狀成品，該工 藝在后期干燥過程中聚合物的官能團會被部分破壞導致產品性能損失，制成的粉末狀增粘 劑在鉆井液中溶解性差導致現(xiàn)場使用不便，而且干燥工藝還會增加能耗及尾氣凈化成本。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明在于克服【背景技術】中的問題，而提供一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘 齊?，該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，抗溫達260°C，合成工藝簡單，采用反相乳液聚合方 式合成，產品不需要干燥即可直接使用，減少了干燥設備的投入及相應干燥成本，且在現(xiàn)場 應用過程中避免了干粉類產品不易溶解帶來的使用不便，而且增粘劑中的油相和乳化劑在 鉆井液中還可起到一定的潤滑作用。 本發(fā)明解決其問題可通過如下技術方案來達到：該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑， 其有效成分是由烯基酰胺、烯基酸、烯基烷酮和烯基磺酸反應生成的共聚物；所述的烯基磺 酸：烯基酸：烯基酰胺：烯基烷酮摩爾比為1?3 :1?3 :1?2 :0. 5?1。 所述的烯基酰胺選自丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺中的一 種；烯基酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種；烯基烷酮是N-乙烯基吡咯烷酮；烯基磺酸選 自甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸中的一種。 一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑的制備方法，包括以下步驟： (1) 水相的制備： 按摩爾比稱取單體，烯基磺酸：烯基酸：烯基酰胺：烯基烷酮摩爾比為1?3 :1?3 : 1?2 5?1 ;將烯基酸、烯基磺酸、烯基酰胺和烯基烷酮溶于去離子水中充分溶解，在充 分攪拌并水浴冷卻條件下用NaOH中和至中性； (2) 油相的制備： 在反應器中加入占步驟（1)中去離子水質量百分比60%的乳化用油及占乳化用油質 量百分比10%的乳化劑，攪拌至充分混合； (3)將步驟（1)制成的水相緩慢加入步驟（2)的油相當中，通氮氣30min充分除氧 后，使用乳化機將油水兩相充分乳化；將反應溫度設為在50?60°C，加入單體總質量分數(shù) 0. 05?0. 1 %的引發(fā)劑，反應6?8h，然后將溫度降至室溫，即得到鉆井液用乳液增粘劑。 所述的乳化用油為白油、煤油、液體石蠟中的一種，乳化劑為司盤-85、0P-10、吐溫-60 的混合物；所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。 本發(fā)明與上述【背景技術】相比較可具有如下有益效果：該水基鉆井液用抗高溫乳液增粘 齊U，以乳液形式存在，在鉆井液體系中溶解速度快，用量少，現(xiàn)場使用方便；采用乳液聚合的 方式直接得到產品，避免了后期干燥過程中聚合物的官能團會被部分破壞導致產品性能損 失；減少了干燥設備的投入及相應干燥成本，有利于節(jié)能環(huán)保；與現(xiàn)有增粘劑相比，本發(fā)明 的增粘劑具有理想的抗高溫能力，高溫下增粘劑分子被水解、氧化的程度低，高溫后粘度保 留率高，并兼具降濾失和潤滑的效果。且在現(xiàn)場應用過程中避免了干粉類產品不易溶解帶 來的使用不便。 【具體實施方式】： 下面將結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明： 實施例1 將2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸24. 78g、丙烯酸2. 87g、N，N-二乙基丙烯酰胺10. 14g、 N-乙烯基吡咯烷酮2. 21g溶解于IOOg去離子水中攪拌至完全溶解，用6. 4gNaOH將PH值 調節(jié)至中性，得到所需水相；在60g白油中加入8g司盤-85、IgOP-IOUg吐溫-60攪拌至完 全溶解，得到所需油相。將所得的水相緩慢加入油相中，并通氮氣除氧30min，使用乳化機 將油水兩相充分乳化；將反應溫度設為60°C，加入單體總質量分數(shù)0. 1 %的過硫酸銨，反應 6h，然后將溫度降至室溫，即得到鉆井液用乳液增粘劑。 實施例2 將2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸30. 31g、丙烯酸3. 51g、丙烯酰胺3. 47g、N-乙烯基吡 咯烷酮2. 71g溶解于IOOg去離子水中攪拌至完全溶解，用5. 9gNa0H將PH值調節(jié)至中性， 得到所需水相；在60g白油中加入8g司盤-85、lgOP-10、Ig吐溫-60攪拌至完全溶解，得到 所需油相；將所得的水相緩慢加入油相中，并通氮氣除氧30min，使用乳化機將油水兩相充 分乳化；將反應溫度設為60°C，加入單體總質量分數(shù)0. 05%的過硫酸銨，反應6h，然后將溫 度降至室溫，即得到鉆井液用乳液增粘劑。 將實施例1和實施例2所得產品分別在基漿（4%膨潤土漿）中進行性能評價。 基楽的配制：在400ml蒸饋水中加入16g膨潤土、2g無水碳酸鈉，高速攪拌20min，期間 至少停兩次，以刮下粘附在容器壁上的粘土，在常溫下養(yǎng)護24h既制得基漿。 實驗漿配制及測試：于4份基漿中按照重量/體積百分比（即按照表1中的加量，即 400ml的基漿中加入1% (4g)的增粘劑）。加入實施例中制備的樣品，高攪20min，第1份 在常溫下測量其流變性和API濾失量，第2份在常溫下測量其極壓潤滑系數(shù)；第3、4份裝入 高溫老化罐，在260°C溫度條件下熱滾老化16h，取出冷卻至室溫，高攪20min，第3份在常溫 下測其流變性、API濾失量，第4份在常溫下測量極壓潤滑系數(shù)，結果見表1。 表1處理劑高溫老化前后性能表

【權利要求】
1. 一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，其特征在于：其有效成分是由烯基酰胺、烯 基酸、烯基烷酮和烯基磺酸反應生成的共聚物；所述的烯基磺酸：烯基酸：烯基酰胺：烯基 烷酮摩爾比為1?3:1?3: 1?2: 0.5?1。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑，其特征在于：所述的 烯基酰胺選自丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺中的一種；烯基酸選 自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種；烯基烷酮是N-乙烯基吡咯烷酮；烯基磺酸選自甲基丙磺 酸、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸中的一種。
3. -種權利要求1所述的一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑的制備方法，其特征在 于：包括以下步驟： (1) 水相的制備： 按摩爾比稱取單體，烯基磺酸：烯基酸：烯基酰胺：烯基烷酮摩爾比為1?3 :1?3 : 1?2 : 0. 5?1 ;將烯基酸、烯基磺酸、烯基酰胺和烯基烷酮溶于去離子水中充分溶解，在 充分攪拌并水浴冷卻條件下用NaOH中和至中性； (2) 油相的制備： 在反應器中加入占步驟（1)中去離子水質量百分比60%的乳化用油及占乳化用油質量 百分比10%的乳化劑，攪拌至充分混合； (3) 將步驟（1)制成的水相緩慢加入步驟（2)的油相當中，通氮氣30min充分除氧 后，使用乳化機將油水兩相充分乳化；將反應溫度設為在50?60°C，加入單體總質量分數(shù) 0. 05?0. 1%的引發(fā)劑，反應6?8h，然后將溫度降至室溫，即得到鉆井液用乳液增粘劑。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑的制備方法，其特征在 于：所述的乳化用油為白油、煤油、液體石蠟中的一種，乳化劑為司盤-85、0P-10、吐溫-60 的混合物。
5. 根據(jù)權利要求3所述的一種水基鉆井液用抗高溫乳液增粘劑的制備方法，其特征在 于：所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
【文檔編號】C08F220/54GK104277801SQ201410513330
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2014年9月29日
【發(fā)明者】竹學友, 劉永貴, 宋濤, 董振華, 趙亞濤, 宋廣順, 馬思瑤 申請人:中國石油天然氣集團公司, 大慶石油管理局