[发明专利]一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用。所述共聚物是由包括以下组分的原料聚合而成：各组份按重量百分比计，(1)30％～50％的丙烯酰胺；(2)25％～35％的温敏性大分子单体；(3)25％～35％的N‑乙烯基吡咯烷酮；(4)引发剂所述温敏性大分子单体由具有聚合活性的不饱和碳‑碳双键和具有温敏性质的聚合物链段组成的。本发明共聚物的水溶液黏度在一定温度范围内随温度升高而升高，即该共聚物的水溶液具有热增黏的性质，在高温、高盐条件下其水溶液具有较高的表观黏度，在高温、高盐地质环境下的钻完井及三次采油作业中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及石油开采领域，进一步地说，是涉及一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用。

背景技术

石油勘探及开采过程中，比如石油钻井、完井、修井以及聚合物驱油等施工及生产作业过程中，为满足优、快、安全作业需要，有必要向工作流体中添加各种水溶性聚合物以调控工作流体的流变性能，在添加的各种水溶性聚合物中，增黏剂是一种重要的添加剂。随着石油勘探及开采范围的扩大，作业中越来越多的遇到高温、高矿化度的地质环境，在这种环境下，现有的常规聚合物增黏剂如生物聚合物、纤维素改性物、部分水解聚丙烯酰胺及其共聚物等由于耐温、耐盐性能所限，实际应用效果难以达到预期。因此，有必要研制新的具有良好耐温、耐盐性能的水溶性聚合物增黏剂，以满足高温、高矿化度环境下石油勘探及开采的需要。

研制耐温、耐盐聚合物增黏剂，其中一个重要的技术路线是将耐温、耐盐单体与丙烯酰胺共聚得到耐温、耐盐丙烯酰胺共聚物。例如美国专利US 4644020将N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺共聚得到丙烯酰胺/乙烯基吡咯烷酮共聚物，由于乙烯基吡咯烷酮对酰胺基团的水解有保护作用，因而该共聚物具有优异的抗水解能力，在高温、高盐条件下其水溶液的粘度保持率比普通部分水解丙烯酰胺高。但由于该聚合物的分子量较低，其性能达不到钻完井液增黏剂或聚合物驱油的应用要求。中国专利CN 1611562A发明了一种含有磺酸根基团的三元共聚物驱油剂，该共聚物在90℃下溶液粘度保留率比普通部分水解聚丙烯酰胺高10倍左右。但该专利着重于提高共聚物的耐温耐盐性能，没有说明在矿化度大于30000mg/L条件下聚合物粘度是否达到三次采油聚合物驱的使用要求。中国专利CN1240795A公开了一种耐温耐盐共聚物增稠剂，该共聚物的特征是分子中含有两亲性大单体链节，显示出比普通部分水解聚丙烯酰胺更好的耐温耐盐性，但该共聚物中的两亲性支链通过酯键与主链相连，在高温下酯键易发生水解，影响聚合物的稳定性。中国发明专利201010593450.8公开了一种钻井液用抗高温增粘剂及其制备方法，该专利公布的增粘剂是一种淀粉和瓜尔胶的环氧化物改性物，制备的增粘剂在淡水钻井液中抗温150℃，在海水钻井液中抗温130℃，但这样的产品性能指标尚不能达到井温160℃以上的应用要求。此外中国发明专利201110184384.3公开了一种磺化改性聚丙烯酰胺增粘剂及其制备方法并在专利说明书中说明该产品具有良好的增粘及调节流型的能力，能在高温、高盐、高钙镁离子等苛刻条件下保持钻井液的粘度。由于该专利说明书只提供了产品的制备方法而未提供产品的具体性能评价数据，因此实际发明效果尚未可知。美国发明专利US7651980B2公开了一种由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及N-乙烯基吡咯烷酮组成的三元共聚物及其制备方法和应用，该共聚物作为钻井液增粘剂时耐温最高可达260℃，但仅限于淡水钻井液的情况，并未涉及在钻井液中钠盐、钙盐含量较高时的增粘效果评价。