[发明专利]一种聚合物降滤失剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚合物降滤失剂及其制备方法，属油田化学钻井液处理剂技术领域。

技术背景：

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℃以上的超高温，超高温条件下对钻井液性能提出了更苛刻的要求，降滤失剂是保证钻井液性能的关键处理剂之一，因此其性能好坏是保证钻井液性能优劣的关键。目前现场应用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，带来的不利影响是使钻井液粘度提高，流变性不易控制。本专利发明人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MP488降滤失剂，LP527解絮凝降滤失剂，两者热稳定性好，在淡水、盐水和饱和盐水钻井液中均具有较好的降滤失作用，抗温大于220℃（石油钻探技术,2009,37(4)1-6）。杨小华等针对需要研制的具有较强的降滤失能力，且其1％水溶液的黏度低于15mPa·s的超高温聚合物降滤失剂PFL-1，在钻井液中的黏度效应小，热稳定性好，抗温抗盐能力强，用该降滤失剂处理的钻井液即使经过240℃高温老化后其滤失量仍然较低，与SMC、SMP等具有较好的配伍性，已在徐闻X3井成功应用（石油钻探技术，2010，38（2）：37-42）。专利发明人采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AA），在磺化酚醛树脂（SMP）存在下，合成的P(AMPS-AM-AA)/SMP复合聚合物降滤失剂，抗温达240℃，在淡水、盐水钻井液中均具有较好的降滤失作用，与SMP相比，对高密度钻井液黏度影响较小，与SMC等具有良好的配伍性，可以有效控制高密度钻井液的高温高压滤失量和流变性（石油钻探技术,2010,38(3):8-12）。在磺化酚醛树脂的基础上，通过分子修饰得到的抗盐高温高压降滤失剂HTASP，在盐水和饱和盐水钻井液中均具有较好的控制高温高压滤失量的能力，与磺化褐煤（SMC）和降滤失剂LP527、MP488等具有良好的配伍性，与LP527、MP488和SMC等组成的高密度盐水钻井液体系高温稳定性好，流变性易于控制，高温高压滤失量小于16mL（石油钻探技术,2009,37(5):5-9）。US5789349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℃；US7651980公开了一种能够控制高温滤失的、主要由含丙烯酰胺单体的水溶性聚合物组成的水基钻井液体系，该体系由淡水、21～58kg/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10000mg/L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，高温高压（149℃）滤失量不大于25mL。

现有的聚合物降滤失剂基本可以满足200℃以内钻井的需求，但是不能满足超高温条件下，特别是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：

本发明的目的为了克服现有的聚合物降滤失剂不能满足超高温和/或高盐（饱和盐）环境下的安全钻井施工的需要，提供一种相对分子质量较低、具有降滤失和解絮凝双重作用的聚合物降滤失剂。

同时本发明的目的还在于提供一种聚合物降滤失剂的制备方法。

为了实现上述目的,本发明通过以下技术方案加以实现：

一种聚合物降滤失剂，由丙烯酰胺(AM)、酸性单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氧丁磺酸(AOBS)以及耐水解单体N-乙烯基己内酰胺（NVCL）在相对分子质量调节剂和引发剂存在的条件下，在水溶液中进行共聚而成。

一种聚合物降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将溶解后氢氧化钠15～25份加入反应釜，然后在搅拌和冷却下加入酸性单体即20～104份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、31～62份丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)，搅拌至全部溶解后，将体系的pH值调节到6.0～11.0，然后加入10～40份丙烯酰胺（AM）和7～49份N-乙烯基己内酰胺（NVCL），搅拌使其溶解；

（2）将上述单体的反应混合物转至聚合物反应器中，在搅拌下依次加入0.01～7份相对分子质量调节剂、0.1～1.5份氧化-还原引发剂，聚合反应的起始温度为10～80℃，维持聚合反应时间为5～60分钟，最后得到多孔弹性体；