專利名稱：鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑及其制備方法，屬石油鉆井油田化學(xué)水溶性高分子材料合成類制備方法技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說，是一種合成聚合物抗高溫抗鈣鉆井液降濾失劑及其制備方法。
背術(shù)背景:在石油鉆井過程中，鉆遇地層日趨復(fù)雜，特殊井、超深井和復(fù)雜井?dāng)?shù)量逐年增加，這對鉆井液提出了更高的要求，針對這一情況，國內(nèi)外在抗高溫鉆井液處理劑方面開展了一系列工作，但目前已有的處理劑要想提高深井、超深井鉆井液的抗溫抗鹽性能，就必須增加其用量，但隨著加量提高又增加了鉆井液的粘度，特別是在鈣、鎂含量高的情況下，鉆井液性能控制更加困難，已有的鉆井液處理劑已不能完全滿足鉆井的需要。近期隨著以頁巖 氣為代表的非常規(guī)油氣的開發(fā)，針對頁巖氣的成藏特征，頁巖氣開發(fā)以淺層大位移井，叢式水平井布井為主，由于頁巖地層裂縫發(fā)育，水敏性強(qiáng)，長水平段鉆井中不僅易發(fā)生井漏、垮塌、縮徑等，且由于水平段較長，還會帶來摩阻、攜巖及地層污染問題，從而增加了產(chǎn)生井下復(fù)雜的幾率，為此頁巖氣水平井鉆井中解決井壁穩(wěn)定、降阻減摩和巖屑床清除等問題成為鉆井液選擇和設(shè)計的關(guān)鍵。為了滿足井壁穩(wěn)定的需要，國外60% 70%的頁巖氣水平井采用油基鉆井液體系，就國內(nèi)近期完成的頁巖氣水平井看，絕大多數(shù)采用油基鉆井液。由于油基鉆井液成本高，對環(huán)保有污染，因此水基鉆井液是最終的選擇。研究表明，當(dāng)活性頁巖暴露于高礦化度(35%CaCl2)的水基鉆井液時，活性的頁巖會發(fā)生失水(或脫水)現(xiàn)象?？梢姡槍搸r氣水平井鉆井的需要，探索應(yīng)用水基CaCl2/聚合物鉆井液，無論從降低成本，還是環(huán)境保護(hù)的角度講均十分必要，目前水基CaCl2/聚合物鉆井液難點(diǎn)是解決配伍的處理劑及鉆井液穩(wěn)定性問題，因此重點(diǎn)是開發(fā)適用于水基CaCl2/聚合物鉆井液的聚合物處理劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，可滿足井底溫度高于200°C和/或高鹽(氯化鈉)高鈣環(huán)境下的安全鉆井施工的需要，能夠控制水基CaCl2/聚合物鉆井液高溫高壓條件下流變性及濾失量。本發(fā)明的第二個目的是提供一種鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑的制備方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，由耐水解單體N-丙烯酰嗎啉(AOM)與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(SAMPS)、交聯(lián)性單體、引發(fā)劑和水按以下用量，在pH值為6. O 9. O的條件下聚合而成質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(SAMPS)水溶液180克，N-丙烯酰嗎啉(AOM) 6 79克，交聯(lián)性單體O. 2 O. 6克，引發(fā)劑O. 15 O. 9克，水5 70毫升。所述的交聯(lián)性單體是N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯中的一種。所述的引發(fā)劑是氧化-還原引發(fā)體系，氧化劑是過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種，還原劑是亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種。鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，當(dāng)采用N-羥甲基丙烯酰胺作交聯(lián)劑時其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，其特征是由耐水解單體N-丙烯酰嗎啉與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉、交聯(lián)性單體、引發(fā)劑和水按以下用量，在pH值為6. O 9. O的條件下聚合而成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉水溶液180克，N-丙烯酰嗎啉6 79克，交聯(lián)性單體O. 2 O. 6克，引發(fā)劑O. 15 O. 9克，水5 70毫升。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，其特征是所述的交聯(lián)性單體是N-羥甲基丙烯酰胺，其交聯(lián)后的聚合物結(jié)構(gòu)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，其特征是所述的交聯(lián)性單體為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯中的一種，其交聯(lián)后的聚合物結(jié)構(gòu)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑，其特征是所述的引發(fā)劑是氧化-還原引發(fā)體系，氧化劑是過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種，還原劑是亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸納、亞硫fe納、硫代硫fe納中的一種。
5.一種鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑的制備方法，其特征是包括以下步驟 (1)將水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉水溶液加入反應(yīng)釜，攪拌均勻后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 20%的氫氧化鈉將體系的pH值調(diào)節(jié)到6. O 9. 0，然后加入N-丙烯酰嗎啉和交聯(lián)性單體，攪拌使其溶解； (2)將步驟(I)的反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)至聚合物反應(yīng)器中，在攪拌下加入氧化-還原引發(fā)劑，聚合反應(yīng)的起始溫度為30 60°C，維持聚合反應(yīng)時間為15 60分鐘，最后得到粘稠狀產(chǎn)物； (3)將步驟(2)得到的粘稠狀產(chǎn)物在密封狀態(tài)下，于90 100°C下恒溫2 6小時，得到凝膠狀彈性； (4)將步驟(3)得到的凝膠狀彈性體經(jīng)剪切、烘干、粉碎即得鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑的制備方法，其特征是所述的交聯(lián)性單體是N-羥甲基丙烯酰胺，丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥乙酯和丙烯酸羥丙酯中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑的制備方法，其特征是所述的引 發(fā)劑是氧化-還原引發(fā)體系，氧化劑是過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種，還原劑是亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液用丙烯酰嗎啉聚合物處理劑及其制備方法，該處理劑由耐水解單體N-丙烯酰嗎啉(AOM)與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(SAMPS)、交聯(lián)性單體、引發(fā)劑和水，在pH值為6.0～9.0的條件下聚合而成，其1%水溶液表觀粘度15～45mPa·s，在高溫(200℃)高鹽(飽和鹽水)和高鈣(40%氯化鈣)條件下具有較好的降濾失特性，在無黏土相鹽水鉆井液中具有良好的增粘效果。產(chǎn)品生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)速度快，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。且產(chǎn)品水溶性好，現(xiàn)場應(yīng)用方便。
文檔編號C08F220/58GK102876302SQ20121035365
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者王中華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院