[发明专利]一种抗钙盐抗温增粘剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种两性离子型聚合物抗钙盐抗温增粘剂，由两性离子单体、N‑烷基丙烯酰胺、N‑乙烯基酰胺、硅烷偶联剂以及抗盐土为原料经过反相乳化聚合聚合获得。本发明的两性离子型聚合物抗钙盐抗温增粘剂可以应用于高钙盐钻井液中，具有易分散、溶解、容易起黏的聚电解质特性，同时具有抗温性好、反应过程容易控制、操作简单等优点。

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及一种抗钙盐抗温增粘剂及其制备方法。

背景技术

石油天然气的勘探开发正不断向深层、复杂地层深入，钻井液常面临高温、盐膏层、破碎地层以及高压盐水层恶劣环境的考验。其中盐膏层和高压盐水层中高价金属离子对钻井液的污染问题不容忽视。钙、镁等高价金属离子对钻井液性能的破坏主要是因为其对造浆土和合成的高分子聚合物类处理剂的有严重的影响。如，含高价金属离子的地层水侵入钻井液，其中的Ca²⁺、Mg²⁺等与钻井液中的处理剂相互作用，导致处理剂发生分子链或基团的不可逆变异或者破坏，从而影响其效用，导致钻井液性能恶化，而且高温下这种破坏作用更加严重。一般来说，高价的金属离子可使高分子聚合物长链产生卷曲，一些功能基团被包裹或者与高价离子作用，从而失去其作用功能，而且长链的卷曲会直接导致其在水基钻井液中粘度的大幅度降低，含有固相加重材料的钻井液易产生加重剂的沉降，使钻井施工发生复杂事故。

近年来，国内外针对抗盐钙的增粘剂开展了很多研究工作，专利CN104140790A公开了以聚乙烯醇、甲醛和黄原胶等为原料制备的油田用水溶性聚合物增粘剂，在浓度为15％的氯化钙水溶液中添加2％的增粘剂，经120℃老化16h后，表观粘度为22mPa.s。专利CN102898581A公开了一种用磺酸基单体、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺为单体，在交联剂、乳化剂、引发剂等存在下，采用反相乳液聚合制备了抗温抗钙聚合物，在复合盐水浆中，加量为2％时经180℃老化后表观黏度18mPa.s。但是，由于含有一定数量的烷基长链的单体价格高，导致其聚合物成本较高，不利于推广应用。同时，所述专利公开的聚合物为疏水型聚合物，溶解性差，给实际应用带来不便。

王玉峰等人以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体，合成两性离子共聚物(AM/AMPS/DMC)，在NaCl溶液中粘度保持率可达93％，该共聚物中的正负电荷处于不同链节上，由于各单体存在竞聚率的差异，即使AMPS和DMC以等摩尔比投料，也难以得到完全电中性的两性离子共聚物，在含高钙镁离子的水溶液中，其粘度保持率不高。专利CN102432747A公开了以甜菜碱磺酸盐两性离子单体与非离子的丙烯酰胺类单体共聚，得到一种具有反聚电解质溶液行为的胺内酯型两性高分子聚合物，具有显著的盐增粘特性。但是耐温性不好，分子中大量的丙烯酰胺链节在高温下易水解生成羧基，易导致分子链失去电中性，从而降低其抗钙镁能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗钙盐抗温的增粘剂，以及上述抗钙盐抗温增粘剂的制备方法。本发明以无机非金属材料和偶联剂的结合体为起始物，采用优选的非离子单体与带有正、负电荷的两性离子单体采用反相乳液聚合的方式进行共聚合反应，制备了在高价金属离子水溶液中粘度保留率高的抗盐钙聚合物，具有显著的反聚电解质效应，而且提高了其抗温能力。

在本发明的抗钙盐抗温增粘剂中，由包括按重量百分比的以下组分聚合而成：

两性离子单体5％～40％

N-烷基丙烯酰胺30％～80％

N-乙烯基酰胺5％～40％

硅烷偶联剂0.5％～5％，以及

抗盐土1％～10％；

更优选地，由包括按重量百分比的以下组分聚合而成：

两性离子单体8％～30％

N-烷基丙烯酰胺45％～70％

N-乙烯基酰胺10％～30％