[发明专利]一种钻井液用低分子量聚合物型降滤失剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井施工用的钻井液降滤失剂及其制备方法，更具体地说，是一种耐温抗盐的低分子量聚合物型钻井液降滤失剂及其制备方法，可用于高温高盐地层的钻井施工。

背景技术

降滤失剂是石油钻井过程中重要的钻井液处理剂，通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，尽可能降低钻井液的滤失量，减少有害液体向地层滤失，以保证钻井的顺利进行。

随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，钻遇的地层日趋复杂，特殊井、超深井和复杂井数量增加，对钻井液工艺技术提出了越来越高的要求。由于深井井底温度可达200℃以上，对水基钻井液性能的影响十分显著，因而深井水基钻井液的主要问题是抗高温，其核心就是抗高温的处理剂。

聚合物降滤失剂是保证钻井液性能的关键处理剂之一，目前现场应用的聚合物降滤失剂由于相对分子质量高，为了在盐水钻井液和高温条件下起到降滤失作用，就必须提高加入量，但当加入量增大时会使钻井液粘度提高，给现场应用带来麻烦，限制了聚合物处理剂的应用；现有的聚合物降滤失剂抗温能力不够，导致钻井液体系在高温环境中流变性发生较大变化，高温时表现为稠化或降解，使钻井施工不能顺利进行。现有的高温高盐降滤失剂磺化酚醛树脂(SMP)等基本可以满足200℃以内钻井的需求，但是不能满足超高温条件下盐水和饱和盐水钻井液的高温高压滤失量及流变性控制的需要。

现有技术已经开发了多种适合不同地层条件的抗高温降滤失剂，并在现场得到了应用。

王中华等在“超高温钻井液体系研究(II)-聚合物降滤失剂的合成与性能评价”《石油钻探技术》(PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES 2009.7)中介绍了采用丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰氧-2-乙烯基甲基丙磺酸钠和N，N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺、丙烯酸等单体共聚，合成了不同组成及不同相对分子质量的聚合物处理剂，该处理剂热稳定性好，在淡水、盐水钻井液中均具有较好的降滤失作用。孙金声等在“抗高温成膜降滤失剂CMJ-1的研制及其性能”《石油钻探技术》(PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES  2004.3)中介绍了以乙烯、乙酸、甲醇和磺化剂为主要原料，通过高温氧化、酯化、聚合、醇解及磺化合成了一种新型抗高温水基钻井液降滤失剂CMJ-1，能形成致密隔离膜，抗温达180℃。

US 5,789,349公开了一种含有可控交联聚合物降失水剂的改进型水基钻井液体系，具有较好的热稳定性，其中可控交联聚合物是由丙烯酰胺、含有磺酸基的单体、阴离子型的非磺酸基单体以及一定浓度的交联剂共聚而成，抗温可达到200℃。

US 6,465,587公开了一种可以用于控制钻井流体性能的共聚物，由丙烯酰胺、3-allyloxyhydroxypropanesulfonate(AHPS)和其他单体聚合而成，AHPS单体在高PH值和饱和盐条件下热稳定性和水解稳定性好，特别适用于高温下水泥浆流变性和滤失量的控制。

US 7,651,980公开了一种能够控制高温滤失、主要由含丙烯酰胺的单体共聚而成的水溶性聚合物组成的水基钻井液体系，该体系由淡水、(21～58)kg/m³浓度的封堵剂以及一定量的桥堵剂组成，具有良好的流变特性，其中桥堵剂由水溶性聚合物构成，在钻遇含一价盐浓度不高于10000ppm的地层时，该钻井液具有良好的降滤失特性，钻井液经260℃静态老化16h后，HTHP(149℃)滤失量不大于25ml。

总体说来，随着钻遇地层的日趋复杂，深井、超深井越来越多，井底温度可达(200～250)℃或更高，对钻井液性能提出了更高的要求，降滤失剂是保证钻井液性能的关键处理剂之一。现有技术的聚合物降滤失剂相对分子质量高，为了在盐水钻井液和高温条件下起到降滤失作用，就必须提高加入量，由此带来的不利影响或者是使钻井液粘度提高，或者由于聚合物的高温稠化或降解导致钻井液体系的流变性不易控制。现有的高温高盐降滤失剂磺化酚醛树脂(SMP)等基本可以满足200℃以内钻井的需求，但是不能满足超高温条件下盐水和饱和盐水钻井液高温高压滤失量及流变性控制的需要。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂的相对分子质量在10～30万之间，其在高温下和高密度钻井液体系中具有很好的抗盐、钙污染能力且不增粘的特点，可在200～240℃的钻井液中应用。

本发明的目的之一在于提供上述的降滤失剂。

本发明的一种低分子量聚合物型降滤失剂，为一种无规共聚物，其结构为下列通式之一：