一種鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑及其制備方法，由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨以m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)：m(丙烯酸)：m(丙烯酰胺)：m(二甲基二烯丙基氯化銨)：m(引發(fā)劑)：m(分子量控制劑)＝(40～60)：(6-10)：(30～40)：(5～9)：(1～2)：(0.1～0.5)組成的原料和水制成。本發(fā)明制備方法制備出來的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑分子量大幅增加，使得其包被性、抑制性、熱穩(wěn)定性與抗鹽鈣污染能力得到較大的提高，而且所述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑可以使鉆井液的流變性得到大大的提高，且所述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑在150～180℃仍具有良好的抗溫效果。
【專利說明】一種鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井液用降濾失劑及其制備方法，特別涉及一種鉆井液用抗鹽抗 鈣降濾失劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉆井液是用量最大的油田化學(xué)品之一，而降濾失劑則是鉆井液中非常重要的一種 添加劑。鉆井液濾失量過大時(shí)不僅會(huì)導(dǎo)致鉆井液的流失，還會(huì)導(dǎo)致井壁坍塌，污染儲(chǔ)層等嚴(yán) 重后果。降濾失劑的加入可以明顯降低鉆井液的濾失量，維護(hù)穩(wěn)定井壁，確保鉆井能快速安 全地進(jìn)行。而隨著石油資源消耗以及人們生產(chǎn)生活對(duì)石油不斷增長的需求，采用深井和超 深井對(duì)更深地層油氣的開采利用已經(jīng)成為必然。但隨著地層深度的增加，地層結(jié)構(gòu)也逐漸 變得復(fù)雜，這就給鉆井增加了困難，而且鉆井過程中經(jīng)常會(huì)遇到高壓油氣層和鹽水層，這對(duì) 鉆井液的抗鹽性能提出了新的要求。而現(xiàn)有降濾失劑已滿足不了復(fù)雜地層及較深地層鉆井 對(duì)鉆井液的要求，尤其是抗鹽抗鈣能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明在于提供一種可以滿足深層鉆井對(duì)降濾失劑抗鹽抗鈣能力要求 的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑及其制備方法，制得的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑不僅具有 良好的抗鹽性能、抗鈣性能，而且熱穩(wěn)定性好，對(duì)環(huán)境無污染。
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑，由 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨、引發(fā)劑和分子量 控制劑以質(zhì)量比為m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）：m(丙烯酸）：m(丙烯酰胺）：m(二甲 基二烯丙基氯化銨）：m(引發(fā)劑）：m(分子量控制劑）=(40?60) "6-10) :(30?40): (5?9) : (1?2) : (0· 1?0· 5)組成的原料和水制成。
[0005] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑，m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）：m(丙烯酸）： m(丙稀酰胺）：m(二甲基二稀丙基氯化按）：m(引發(fā)劑）：m(分子量控制劑）=50 :8 :35 : 7 :1. 4 :0· 2〇
[0006] 鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，包括如下步驟：
[0007] (1)按照質(zhì)量之比為m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）：m(丙烯酸）：m(丙烯酰胺）： m(二甲基二稀丙基氯化按）：m(引發(fā)劑）：m(分子量控制劑）=(40?60) :(6-10) :(30? 40) : (5 ?9) : (1 ?2) : (0. 1 ?0. 5)準(zhǔn)備原料；
[0008] (2)將步驟⑴稱量好的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸溶于水中形成陰離 子單體溶液，并用氫氧化鈉溶液將所述陰離子單體溶液的PH調(diào)至8?9 ;
[0009] (3)將配制好的陰離子單體溶液加入通氮?dú)夥磻?yīng)容器內(nèi)，攪拌，然后依次加入步驟 (1)稱量好的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，攪拌均勻，將所述反應(yīng)容器內(nèi)的溶液升溫 至63?67°C，然后再向溶液內(nèi)依次加入分子質(zhì)量控制劑和引發(fā)劑，然后將通氮?dú)夥磻?yīng)容器 內(nèi)的溶液溫度升至70?80 °C，恒溫2?5h。
[0010] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，所述引發(fā)劑包括氧化劑和還原劑， 所述氧化劑為過硫酸銨和過硫酸鉀中的一種或兩種，所述還原劑為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉 中的一種或兩種。
[0011] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，步驟（3)中：所述氧化劑和所述還 原劑分別溶解在水中配制成氧化引發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶液；在所述氧化引發(fā)劑溶液 中：所述氧化劑的質(zhì)量百分比濃度為3% -8% ;在所述還原引發(fā)劑溶液中：所述還原劑的質(zhì) 量百分比濃度為2% -6%。
[0012] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，所述分子質(zhì)量控制劑為異丙醇。
[0013] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，步驟（2)中所用氫氧化鈉溶液的質(zhì) 量百分比濃度為40%。
[0014] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，步驟（3)中所述通氮?dú)夥磻?yīng)容器應(yīng) 預(yù)先加入體積為所述通氮?dú)夥磻?yīng)容器體積五分之一的去離子水，然后通氮?dú)?0?20min， 然后攪拌4?6min，攪拌速度為200?400r/min。
[0015] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，向所述通氮?dú)夥磻?yīng)容器內(nèi)加入所述 引發(fā)劑所需時(shí)間為大于Omin且小于或等于5min。
[0016] 上述鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，包括如下步驟：
[0017] (1)分別稱量50克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、8克丙烯酸、35克丙烯酰胺、7克 二甲基二烯丙基氯化銨、0. 8g過硫酸銨、0. 6克亞硫酸鈉和0. 2克異丙醇；
[0018] (2)將步驟（1)稱量好的50克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和8克丙烯酸溶于200 克去離子水中形成陰離子單體溶液，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氫氧化鈉溶液將所述陰離子 單體溶液的pH調(diào)至8?9 ;
[0019] (3)將步驟（1)稱量好的過硫酸銨和亞硫酸鈉分別溶于13克水中形成氧化引發(fā) 劑溶液和還原引發(fā)劑溶液；在配置有攪拌裝置、冷凝管和氮?dú)馔ㄈ胙b置的500mL四口燒瓶 中，加入IOOmL去離子水，然后通氮?dú)?5min，攪拌5min，攪拌速度為300r/min ;再在攪拌條 件下將步驟（2)配好的陰離子單體溶液加入所述四口燒瓶中，攪拌15min ;然后在攪拌條件 下依次加入步驟（1)稱量好的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，再將所述四口燒瓶中的 溶液升溫至65°C ;然后加入異丙醇并攪拌3-5min，再在攪拌條件下同時(shí)分別將配好的氧化 引發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶液滴加進(jìn)所述四口燒瓶中，氧化引發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶液 均在5min內(nèi)滴加完畢，然后將所述四口燒瓶中的溶液升溫至72°C，并恒溫3-4小時(shí)，即得成 品。
[0020] 本發(fā)明制備出來的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0021 ] 1.本發(fā)明的制備方法利用已知的化工原料，通過不同的合成方法、過程控制和原 料配比等，使得所合成的產(chǎn)品具有不同的特性，使得適合于高鹽，高鈣地層的降濾失。本發(fā) 明制得的目標(biāo)產(chǎn)品具有較強(qiáng)的抗鈣、鎂等二價(jià)離子的能力，在2. 5%濃度的氯化鈣溶液或 1. 7%氯化鎂+0. 5%的氯化鈣（仿海水）等基漿中仍然具有較好的降濾失效果。這是由于： 本發(fā)明制得的目標(biāo)產(chǎn)品是一種即含有陽離子基團(tuán)，又含有陰離子基團(tuán)的高分子材料，即兩 性離子聚合物；本發(fā)明的制備方法可以調(diào)節(jié)大分子鏈上的正負(fù)電荷數(shù)目，使之形成"反聚電 解質(zhì)效應(yīng)"，提高產(chǎn)品的抗鹽性和抗鈣性。
[0022] 另外，水溶性陰離子單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸（AMPS)易溶于水，可進(jìn)一 步提高聚合物的溶解性，從而可相應(yīng)提高聚合物中疏水單體含量，增強(qiáng)疏水效應(yīng)。并且AMPS 單體極易與其它烯類單體共聚，且反應(yīng)后生成的目標(biāo)產(chǎn)品分子中含有對(duì)鹽鈣不敏感的-SO3 基團(tuán)，因而可進(jìn)一步提高所得目標(biāo)產(chǎn)品的抗鹽鈣性。
[0023] 2.本發(fā)明制備的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑還具有較高的抗溫性能，而且在 150?180°C仍具有良好的抗溫效果。
[0024] 3.由于目標(biāo)產(chǎn)品的分子量大幅增加，使得本發(fā)明的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的 包被性、抑制性、熱穩(wěn)定性與抗鹽鈣污染能力得到了較大的提高，而且本發(fā)明的鉆井液用抗 鹽抗鈣降濾失劑可以使鉆井液的流變性得到大大的提高。
[0025] 4.分子量控制劑異丙醇不會(huì)散發(fā)出難聞的氣味，環(huán)境友好，制備過程中不會(huì)影響 技術(shù)人員作業(yè)。
[0026] 5.反應(yīng)完即得目標(biāo)產(chǎn)品，不需對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行后處理，施工方便，成本低廉。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 本實(shí)施例鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法如下：
[0028]
[0029] (1)分別稱量50克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、8克丙烯酸、35克丙烯酰胺、7克 二甲基二烯丙基氯化銨、0. 8g過硫酸銨、0. 6克亞硫酸鈉和0. 2克異丙醇；
[0030] (2)將步驟（1)稱量好的50克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和8克丙烯酸溶于200 克去離子水中形成陰離子單體溶液，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氫氧化鈉溶液將所述陰離子 單體溶液的pH調(diào)至8?9 ;
[0031] (3)將步驟（1)稱量好的過硫酸銨和亞硫酸鈉分別溶于13克水中形成氧化引發(fā) 劑溶液和還原引發(fā)劑溶液；在配置有攪拌裝置、冷凝管和氮?dú)馔ㄈ胙b置的500mL四口燒瓶 中，加入IOOmL去離子水，然后通氮?dú)?5min，攪拌5min，攪拌速度為300r/min ;再在攪拌條 件下將步驟（2)配好的陰離子單體溶液加入所述四口燒瓶中，攪拌15min ;然后在攪拌條件 下依次加入步驟（1)稱量好的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，再將所述四口燒瓶中的 溶液升溫至65°C ;然后加入異丙醇并攪拌5min，再在攪拌條件下同時(shí)分別將配好的氧化引 發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶液滴加進(jìn)所述四口燒瓶中，氧化引發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶液均 在5min內(nèi)滴加完畢，然后將所述四口燒瓶中的溶液升溫至72°C，并恒溫3-4小時(shí)，即得成 品。
[0032] 本實(shí)施例制各m來的鈷井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的件能評(píng)價(jià):
[0033] (1)本實(shí)施例制各m來的鈷井液用抗鹽抗鈣降濾失劑抗鈣件能評(píng)價(jià)：
[0034] 實(shí)驗(yàn)配方：2. 5% CaCl2基漿+1. 5%鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑。
[0035] 其中，所述2. 5% CaCl2S漿為每IOOmL水中加入15克鈉基膨潤土和2. 5克CaCl 2 充分?jǐn)嚢杈鶆?，在室溫條件下經(jīng)過24小時(shí)水化制成的基漿；所述1. 5%鉆井液用抗鹽抗鈣 降濾失劑是以質(zhì)量體積百分?jǐn)?shù)計(jì)，即每IOOmL基漿中加入1. 5克鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失 劑。
[0036] 按所述實(shí)驗(yàn)配方配制6份添加有1. 5%鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的鉆井液（簡 稱第一加樣漿），將6份所述第一加樣漿分別在室溫條件下，按GB/T16783規(guī)定的測(cè)定方法 測(cè)試其流變和失水性能，然后回收至老化罐中，再分別在120°C、150°C、180°C條件下熱滾 16h (簡化為120/16K150/16K 180°C /16h)，待鉆井液冷卻至室溫后再分別回收至潔凈的 泥衆(zhòng)杯中，高速攪拌5min，按GB/T16783規(guī)定的測(cè)定方法測(cè)試熱滾后的所述第一加樣衆(zhòng)的 流變和失水性能，具體數(shù)據(jù)見表1。
[0037] 表 1
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑，其特征在于，由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙 烯酸、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨、引發(fā)劑和分子量控制劑以質(zhì)量比為m(2-丙烯酰 胺-2-甲基丙磺酸）：m(丙烯酸）：m(丙烯酰胺）：m(二甲基二烯丙基氯化銨）：m(引發(fā)劑）： m(分子量控制劑）=(40 ?60) : (6-10) : (30 ?40) : (5 ?9) : (1 ?2) : (0? 1 ?0? 5)組 成的原料和水制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑，其特征在于，m(2-丙烯酰 胺-2-甲基丙磺酸）：m(丙烯酸）：m(丙烯酰胺）：m(二甲基二烯丙基氯化銨）：m(引發(fā)劑）： m(分子量控制劑）=50 :8 :35 :7 :1. 4 :0? 2。
3. 鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 按照質(zhì)量之比為m(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）：m(丙烯酸）：m(丙烯酰胺）： m(二甲基二稀丙基氯化按）：m(引發(fā)劑）：m(分子量控制劑）=(40?60) :(6-10) :(30? 40) : (5 ?9) : (1 ?2) : (0. 1 ?0. 5)準(zhǔn)備原料； (2) 將步驟（1)稱量好的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸溶于水中形成陰離子單 體溶液，并用氫氧化鈉溶液將所述陰離子單體溶液的pH調(diào)至8?9 ; (3) 將配制好的陰離子單體溶液加入通氮?dú)夥磻?yīng)容器內(nèi)，攪拌，然后依次加入步驟（1) 稱量好的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，攪拌均勻，將所述反應(yīng)容器內(nèi)的溶液升溫至 63?67°C，然后再向溶液內(nèi)依次加入分子質(zhì)量控制劑和引發(fā)劑，然后將通氮?dú)夥磻?yīng)容器內(nèi) 的溶液溫度升至70?80 °C，恒溫2?5h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，所述 引發(fā)劑包括氧化劑和還原劑，所述氧化劑為過硫酸銨和過硫酸鉀中的一種或兩種，所述還 原劑為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉中的一種或兩種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟 (3)中：所述氧化劑和所述還原劑分別溶解在水中配制成氧化引發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶 液；在所述氧化引發(fā)劑溶液中：所述氧化劑的質(zhì)量百分比濃度為3% -8% ;在所述還原引發(fā) 劑溶液中：所述還原劑的質(zhì)量百分比濃度為2% -6%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，所述 分子質(zhì)量控制劑為異丙醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟 (2) 中所用氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為40%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，步驟 (3) 中所述通氮?dú)夥磻?yīng)容器應(yīng)預(yù)先加入體積為所述通氮?dú)夥磻?yīng)容器體積五分之一的去離子 水，然后通氮?dú)?0?20min，然后攪拌4?6min，攪拌速度為200?400r/min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在于，向所 述通氮?dú)夥磻?yīng)容器內(nèi)加入所述引發(fā)劑所需時(shí)間為大于Omin且小于或等于5min。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3?9任一所述的鉆井液用抗鹽抗鈣降濾失劑的制備方法，其特征在 于，包括如下步驟： (1) 分別稱量50克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、8克丙烯酸、35克丙烯酰胺、7克二甲 基二烯丙基氯化銨、0. 8g過硫酸銨、0. 6克亞硫酸鈉和0. 2克異丙醇； (2) 將步驟（1)稱量好的50克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和8克丙烯酸溶于200克 去離子水中形成陰離子單體溶液，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氫氧化鈉溶液將所述陰離子單 體溶液的pH調(diào)至8?9 ; (3)將步驟（1)稱量好的過硫酸銨和亞硫酸鈉分別溶于13克水中形成氧化引發(fā)劑溶液 和還原引發(fā)劑溶液；在配置有攪拌裝置、冷凝管和氮?dú)馔ㄈ胙b置的500mL四口燒瓶中，加入 100mL去離子水，然后通氮?dú)?5min，攪拌5min，攪拌速度為300r/min ;再在攪拌條件下將步 驟（2)配好的陰離子單體溶液加入所述四口燒瓶中，攪拌15min ;然后在攪拌條件下依次加 入步驟（1)稱量好的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，再將所述四口燒瓶中的溶液升溫 至65°C ;然后加入異丙醇并攪拌3-5min，再在攪拌條件下同時(shí)分別將配好的氧化引發(fā)劑溶 液和還原引發(fā)劑溶液滴加進(jìn)所述四口燒瓶中，氧化引發(fā)劑溶液和還原引發(fā)劑溶液均在5min 內(nèi)滴加完畢，然后將所述四口燒瓶中的溶液升溫至72°C，并恒溫3-4小時(shí)，即得成品。
【文檔編號(hào)】C08F220/58GK104497995SQ201410777862
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】王欣, 張金龍, 周文欣, 張曉坡, 徐云鵬, 柴奎, 馮素敏 申請(qǐng)人:北京奧凱立科技發(fā)展股份有限公司