[发明专利]一种聚合物型钻井液降粘剂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物型钻井液降粘剂及其合成方法，具体涉及到了石油勘探钻井过程所使用钻井液添加剂的合成方法，属于高分子材料合成领域。

背景技术

随着能源需求的增加和钻井技术的发展，我国对于深井和超深井的勘探开采也越来越多，要求所使用的油田处理剂也能够适应深井和超深井的开采条件。尤其，随着地层的加深，温度的升高，盐侵、钙侵、固相含量增加导致钻井液的粘度增加，切力增大。所以在钻井液维护过程中需要加入降粘剂，用以降低钻井液体系的粘度和切力同时使其具有一定的流变性。

钻井液降粘剂根据其作用机理的不同可分为分散型降粘剂和聚合物型降粘剂。分散型降粘剂主要有单宁类和木质素磺酸盐类，聚合物型降粘剂主要包括共聚物型聚合物降粘剂和低分子聚合物降粘剂。单宁类降粘剂抗盐性、抗钙效果较差，当含盐量超过1%时降粘效果就明显下降。以铁铬木质素磺酸盐为代表的木质素磺酸盐类降粘剂在很长一段时期内是国内外使用量最多的降粘剂，其抗温、抗盐和抗钙性能均很优秀，与其他的钻井液处理剂的配伍性也很好。但是最近几年发现铁铬木质素磺酸盐中含重金属铬，在其制备和使用时都会对环境造成一定的污染，因此研制能够代替铁铬木质素磺酸盐的无铬降粘剂是必须的。分散型降粘剂只能有效的降低钻井液的动切力，而不能使塑性粘度降低。聚合物型降粘剂能在降低动切力和塑性粘度的同时还能增强钻井液抑制地层造浆的能力。所以研制聚合物型钻井液降粘剂，能够实现无毒化降低钻井液体系粘度的作用，且综合性能好。

除此之外，钻井液降粘剂还可以根据其原材料的不同进行分类。降粘剂的原材料来源主要是木质素、合成聚合物、纤维素、腐殖酸、丹宁等。所以钻井液降粘剂也可分为天然高聚物降粘剂、改性天然高聚物降粘剂、合成高聚物降粘剂、无机降粘剂。天然高聚物降粘剂抗温性差；改性天然高聚物降粘剂抗温性较高但是抗盐能力弱；无机降粘剂抗温抗盐能力差一些，有机硅降粘剂有较好的抗温性，但维护周期短，成本较高；合成高聚物降粘剂，一般只用于聚合物泥浆体系。研制的聚合物型钻井液降粘剂，既能对由高分子聚合物引起的高粘度有明显效果，也能一定程度上降低淡水泥浆体系的粘度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物型钻井液降粘剂的合成方法，克服分散型降粘剂的缺点，能够抗一定的高温，抗盐抗钙有一定效果，在含有FA-367的膨润土浆中有很好的降粘效果。本发明是通过以下技术方案完成。

聚合物型钻井液降粘剂的合成方法，包括以下步骤：将反应单体丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)三种单体以摩尔比1-6：1-5：1-2混合，并溶于水中，单体浓度在10-40%，加入占单体质量0.1%-0.9%的引发剂，引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠。引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠质量比为1:1，用NaOH溶液调节体系pH为5，在40-80℃温度下反应2-16小时，提纯，烘干，粉碎即得降粘剂。

本发明的聚合物型钻井液降粘剂既能有效降低聚合物泥浆的高粘度，对于淡水基浆也能达到很好的降粘效果。本发明的产物，其结构式为：

本发明的产物,其反应方程式为：

附图说明

图1是本合成产品的红外光谱图。

具体实施方法

实施例1

向装有温度计、回流冷凝管和搅拌子的三口烧瓶中，加入丙烯酰胺4.26g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4.14g、衣康酸2.6g，再向三口烧瓶中加入33mL蒸馏水搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH=5.0，搅拌加热至温度60℃，加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠共0.033g，反应4小时后停止反应。将反应釜中的粘稠液体提纯、烘干、粉碎即得到聚合物型降粘剂。在含有FA-367的膨润土浆中，50℃时降粘率达82.75%，经180℃老化后，降粘率达75%。在淡水泥浆中，50℃时降粘率达91.67%。

实施例2

向装有温度计、回流冷凝管和搅拌子的三口烧瓶中，加入丙烯酰胺1.775g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5.175g、衣康酸6.5g，再向三口烧瓶中加入53.8mL蒸馏水搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH=5.0，搅拌加热至温度60℃，加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠共0.0404g，反应4小时后停止反应。将反应釜中的粘稠液体提纯、烘干、粉碎即得到聚合物型降粘剂。在含有FA-367的膨润土浆中，50℃时降粘率达87.67%，经180℃老化后，降粘率达80%。在淡水泥浆中，50℃时降粘率达94.44%。

实施例3

向装有温度计、回流冷凝管和搅拌子的三口烧瓶中，加入丙烯酰胺1.42g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8.28g、衣康酸5.2g，再向三口烧瓶中加入59.6mL蒸馏水搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH=5.0，搅拌加热至温度60℃，加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠共0.0447g，反应4小时后停止反应。将反应釜中的粘稠液体提纯、烘干、粉碎即得到聚合物型降粘剂。在含有FA-367的膨润土浆中，50℃时降粘率达84.48%，经180℃老化后，降粘率达80%。在淡水基浆中，50℃时降粘率达到93.33%。