[发明专利]两性离子无机-有机单体聚合物钻井液处理剂及其制备方法

说明书

本发明涉及两性离子无机‑有机单体聚合物钻井液处理剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备技术领域，由羧酸单体A、磺酸单体B、非离子单体C、阳离子单体D与无机材料单体E为原料，按照羧酸单体A、磺酸单体B、非离子单体C、阳离子单体D物质的量比为(5～40)：(25～10)：(65～35)：(5～15)的比例，无机材料单体E的用量为单体A、B、C、D及无机材料单体E总质量的5％～25％的比例投料，以水为溶剂，通过氧化‑还原引发体系引发聚合得到。产品具有较强的防塌能力，能有效控制泥页岩水化分散、控制粘土造浆，渗透率恢复值高，具有较好的油气层保护效果，生产工艺简单、原料来源广，推广前景广阔。

技术领域：

本发明涉及两性离子无机-有机单体聚合物钻井液处理剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备技术领域。

技术背景：

钻井液技术的发展，实质是依赖于钻井液处理剂的发展。钻井液处理剂的研究开发主要沿着有机聚合物的固定模式，耐温抗盐的问题成为处理剂研制的难点。本发明人从处理剂分子设计原理出发，考虑到从有机到无机的过渡，研制出一系列新型的钻井液与完井液处理剂的产品。

本发明人在CN101429426中公开了无机-有机单体聚合物钻井液处理剂的制备方法，并开展了大量的研究工作，研制的产品在现场应用中见到了明显效果，《精细石油化工进展》王中华，杨小华，周乐群，等.于2002-12-15发表的“无机-有机聚合物钻井液处理剂Siop-C的合成与性能[J].”《精细石油化工进展》于2002(12)：1-5；闫道斌，安继承，刘明华，等发表的“无机-有机单体聚合物钻井液在中原油田的应用[J]”.《精细石油化工进展》于2004(7)：10-13发表的“耐温抗盐两性离子磺酸盐聚合物CPS-2000的合成”。该研究成果所形成的产物在降滤失、抗温抗盐和抗高价金属离子方面表现了突出的特性，2007年4月通过河南省科技厅组织的技术鉴定，居世界领先水平。但所合成产物的抑制性方面还存在不足，为了进一步提高产物的抑制性，在前面研究的基础上，开展了抑制性无机-有机单体聚合物的研究工作。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术合成产物的抑制性不足的技术问题，通过引入阳离子单体，在保证聚合物降滤失性能的前提下，进一步提高聚合物的抑制和防塌能力，而提供一种两性离子无机-有机单体聚合物钻井液处理剂。

本发明的第二个目的是提供上述两性离子无机-有机单体聚合物钻井液处理剂的制备方法。

本发明两性离子无机-有机单体聚合物钻井液处理剂，其通式为式(1)或式(2)：

其中，式(1)和式(2)中E为无机材料，R₁-R₁₆各自独立的为H，C₁～C₁₀的直链或支链烷基，P为NH，O，X为Cl、Br、I，M为Na、K，y、z为1-4的整数，Q为NH或O。

所述的无机材料E为硅酸镁锂、硅酸镁铝无机凝胶、磷酸铝凝胶、膨润土、海泡石或凹凸棒土。

该两性离子无机-有机单体聚合物钻井液处理剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水和无机材料E用胶体磨磨成无机水凝胶体；

(2)将碱和水加入反应釜，在温度不超过30℃的条件下慢慢加入羧酸单体A和磺酸单体B，加完后继续搅拌10～30分钟；然后加入步骤(1)所得的无机水凝胶体，搅拌0.5～1.5小时。搅拌时间达到后，加入非离子单体C、阳离子单体D，加完后继续搅拌15～30分钟，得到反应混合液；

(3)将步骤(2)得到的反应混合液加入聚合釜，搅拌5～10分钟，用质量分数10％～40％的氢氧化钠溶液将体系的pH值调至7～12；通氮5～30分钟，加入引发剂水溶液，搅拌3～5分钟后静止，控制聚合反应的起始温度为15～50℃，反应4～12小时，得到胶状产物；