專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物及其制備方法，屬于石油鉆井用水溶性高分子材料合成類(lèi)制備方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)以丙烯酸和丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等為主要原料，經(jīng)共聚得到的聚合物作為 抗溫抗鹽的鉆井液處理劑，因其良好的抗溫抗鹽能力，逐步受到人們的重視，并形成了以PAMS為代表的抗溫抗鹽鉆井液處理劑及鉆井液體系，這類(lèi)處理劑雖然具有很好的抗溫抗鹽能力，但在鈣含量高的鉆井液中，使用溫度不能超過(guò)150°C，且維護(hù)周期短，限制了其應(yīng)用范圍。而且這種傳統(tǒng)的鉆井液用聚合物處理劑以粉狀為主，由于粉狀聚合物處理劑使用時(shí)直接加入鉆井液中，不僅不能均勻加入，且溶解速度慢，如果溶解時(shí)間大于鉆井液循環(huán)周期，沒(méi)有溶解或溶脹的聚合物顆粒，會(huì)從振動(dòng)篩篩出，甚至糊篩，因此在使用時(shí)必須先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)O. 5 2%的膠液，在配膠液時(shí)，不僅增加工作量，且會(huì)使產(chǎn)品剪切降解，不僅使用不方便，還會(huì)影響產(chǎn)品使用效果。采用反相乳液聚合方法合成鉆井液處理劑逐步受到重視。中國(guó)專(zhuān)利CN101880354A公開(kāi)了高分子乳液聚合物及其制備方法，所得產(chǎn)品的平均分子量可達(dá)600萬(wàn) 1000萬(wàn)，具有良好的包被抑制性，但其只限于鉆井液包被抑制作用，且沒(méi)有涉及抗溫抗鹽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物。本發(fā)明的目的還在于提供一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物的制備方法。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的含磺酸基單體水溶液140 200kg、N，N- 二甲基丙烯酰胺10 40kg、丙烯酰胺80 130kg、交聯(lián)劑O. 005
O.015kg、水100 150kg、白油140 180kg、司盤(pán)-80乳化劑10 15kg、丙二醇單月桂酸酯乳化劑5 10kg、0P-15乳化劑I. 5 5kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液I 4kg、10%的硫代硫酸鈉水溶液O. 5 4kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液I 2kg、純堿I 5kg、乙二胺四乙酸二鈉鹽O. 005 O. 015kg聚合而成?！N鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物的制備方法，包括以下步驟(I)水相的制備在反應(yīng)釜中加水100 150kg，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的含磺酸基單體水溶液140 200kg、N，N- 二甲基丙烯酰胺10 40kg、丙烯酰胺80 130kg、交聯(lián)劑O. 005 O. 015kg、OP-15 I. 5 5kg、乙二胺四乙酸二鈉鹽O. 005 O. 015kg、純堿I 5kg,攪拌至全溶解控制體系的pH = 7. 5 9 ;(2)油相的制備在反應(yīng)釜中加白油140 180kg、司盤(pán)-80乳化劑10 15kg和丙二醇單月桂酸酯乳化劑5 IOkg,攪拌至全溶解；(3)將步驟(I)所得的水相在攪拌下慢慢加入步驟(2)所得的油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min，得到單體化合物反相乳液；(4)將步驟(3)得到的單體化合物反相乳液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液I 4kg，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫代硫酸鈉水溶液O. 5 4kg，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液I 2kg，攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)6 12h，然后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。上述的含磺酸基單體是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙橫酸納。上述的交聯(lián)劑是雙甲基丙烯酸乙二醇酯、雙丙烯酸乙二醇酯或雙甲基丙烯酸丙二醇酯中的一種。上述的引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨水溶液也可以用過(guò)硫酸鉀水溶液代替?！
上述的0P-15乳化劑也可以用吐溫-80乳化劑代替。本發(fā)明的有益效果是(I)本鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物以乳液形式，在鉆井液中分散溶解速度快，作用效果好，用量小，穩(wěn)定性好，使用方便；(2)由于分子中含有磺酸基和烷基取代的酰胺基，抗溫抗鹽和抗鈣能力強(qiáng)，乳液中油相及乳化劑還可以提高鉆井液的潤(rùn)滑性；(3)本鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物作為鉆井液處理劑，不僅具有良好的降濾失、增粘、調(diào)流型、抑制黏土和鉆屑的水化分散能力，而且可以改善濾餅質(zhì)量，提高鉆井液潤(rùn)滑性，適用于各種類(lèi)型的水基鉆井液。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I在反應(yīng)釜中加IOOkg水，開(kāi)啟攪拌，加入200kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、IOkg N，N- 二甲基丙烯酰胺、80kg丙烯酰胺，O. 015kg雙甲基丙烯酸乙二醇酯、O. 015kg乙二胺四乙酸二鈉鹽，I. 5kg 0P-15、5kg純堿,攪拌至全溶解,控制體系PH為8.0，得到乳液所需的水相；在反應(yīng)釜中加140kg白油、IOkg司盤(pán)-80和IOkg丙二醇單月桂酸酯乳化劑，攪拌至全溶解，得到所需的油相；所得的水相在攪拌下慢慢加入到油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min，得到單體化合物反相乳液；將所得乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min，加入Ikg質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液，O. 5kg 10%的硫代硫酸鈉水溶液、2kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液，攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，然后靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)6h后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。實(shí)施例2在反應(yīng)釜中加150kg水，開(kāi)啟攪拌，加入140kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2_丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、20kg N, N-二甲基丙烯酰胺、130kg丙烯酰胺，O. 005kg雙丙烯酸乙二醇酯、O. 005kg乙二胺四乙酸二鈉鹽,5kg OP-15、Ikg純堿,攪拌至全溶解,控制體系pH為7. 5，得到乳液所需的水相；在反應(yīng)釜中加180kg白油、15kg司盤(pán)-80和5kg丙二醇單月桂酸酯乳化劑，攪拌至全溶解，得到所需的油相；所得的水相在攪拌下慢慢加入到油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min，得到單體化合物反相乳液；將所得乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min，加入4kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀水溶液，4kg 10%的硫代硫酸鈉水溶液、Ikg質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液，攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，然后靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)12h后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。實(shí)施例3在反應(yīng)釜中加120kg水，開(kāi)啟攪拌，加入180kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、40kg N，N-二甲基丙烯酰胺、90kg丙烯酰胺，O. Olkg雙甲基丙烯酸乙二醇酯、O. Olkg乙二胺四乙酸二鈉鹽,3kg 0P-15、3kg純堿,攪拌至全溶解,控制體系pH為8. O，得到乳液所需的水相；在反應(yīng)釜中加160kg白油、13kg司盤(pán)-80和8kg丙二醇單月桂酸酯乳化劑，攪拌至全溶解，得到所需的油相；所得的水相在攪拌下慢慢加入到油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min，得到單體化合物反相乳液；將所得乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min，加入I. 5kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液，I. 5kg 10%的硫代硫酸鈉水溶液、I. 5kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液，·攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，然后靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)IOh后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。實(shí)施例4在反應(yīng)釜中加125kg水，開(kāi)啟攪拌，加入150kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2_丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、IOkg N，N-二甲基丙烯酰胺、IIkg丙烯酰胺，O. 0075kg雙甲基丙烯酸丙二醇酯、O. 008kg乙二胺四乙酸二鈉鹽,4kg 0P-15、5kg純堿,攪拌至全溶解,控制體系PH為9. O，得到乳液所需的水相；在反應(yīng)釜中加160kg白油、12kg司盤(pán)-80和6kg丙二醇單月桂酸酯乳化劑，攪拌至全溶解，得到所需的油相；所得的水相在攪拌下慢慢加入到油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min，得到單體化合物反相乳液；將所得乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min，加入3kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀水溶液，3kg 10%的硫代硫酸鈉水溶液、I. 5kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液，攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，然后靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)8h后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。實(shí)施例5在反應(yīng)釜中加135kg水，開(kāi)啟攪拌，加入170kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、IOkg N, N-二甲基丙烯酰胺、120kg丙烯酰胺，O. 0075kg雙甲基丙烯酸丙二醇酯、O. Olkg乙二胺四乙酸二鈉鹽,2. 5kg TW-80、3kg純堿,攪拌至全溶解,控制體系PH為8. 5，得到乳液所需的水相；在反應(yīng)釜中加160kg白油、13kg司盤(pán)-80和8kg丙二醇單月桂酸酯乳化劑，攪拌至全溶解，得到所需的油相；所得的水相在攪拌下慢慢加入到油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min，得到單體化合物反相乳液；將所得乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min，加入2kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液，Ikg 10%的硫代硫酸鈉水溶液、I. 35kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液，攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，然后靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)Ilh后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。
對(duì)上述產(chǎn)品進(jìn)行鉆井液應(yīng)用性能評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表I。表I鉆井液經(jīng)過(guò)180°C /16h老化后鉆井液性能

權(quán)利要求
1.一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物，其特征是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的含磺酸基單體水溶液140 200kg、N, N- 二甲基丙烯酰胺10 40kg、丙烯酰胺80 130kg、交聯(lián)劑.O.005 O. 015kg、水100 150kg、白油140 180kg、司盤(pán)-80乳化劑10 15kg、丙二醇單月桂酸酯乳化劑5 10kg、0P-15或吐溫-80乳化劑I. 5 5kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液或過(guò)硫酸鉀水溶液I 4kg、10%的硫代硫酸鈉水溶液O. 5 4kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù).5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液I 2kg、純堿I 5kg、乙二胺四乙酸二鈉鹽O. 005 .O.015kg聚合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物，其特征是所述的含磺酸基單體是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物，其特征是所述的交聯(lián)劑是雙甲基丙烯酸乙二醇酯、雙丙烯酸乙二醇酯或雙甲基丙烯酸丙二醇酯中的一種。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物的制備方法，其特征是包括以下步驟 (1)水相的制備在反應(yīng)釜中加水100 150kg，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的含磺酸基單體水溶液140 200kg、N，N- 二甲基丙烯酰胺10 40kg、丙烯酰胺80 130kg、交聯(lián)劑O. 005 O. 015kg、OP-15或吐溫-80乳化劑I. 5 5kg、乙二胺四乙酸二鈉鹽O. 005 .O.015kg、純堿I 5kg,攪拌至全溶解，控制體系的pH = 7. 5 9 ; (2)油相的制備在反應(yīng)釜中加白油140 180kg、司盤(pán)-80乳化劑10 15kg和丙二醇單月桂酸酯乳化劑5 IOkg,攪拌至全溶解； (3)將步驟(I)所得的水相在攪拌下慢慢加入步驟(2)所得的油相中，然后在乳化釜中充分?jǐn)嚢?0min,得到單體化合物反相乳液； (4)將步驟(3)得到的單體化合物反相乳液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15min,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的過(guò)硫酸銨水溶液或過(guò)硫酸鉀水溶液I 4kg, 10%的硫代硫酸鈉水溶液O. 5 4kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液I 2kg，攪拌IOmin后停止攪拌，繼續(xù)通氮lOmin，靜置，記錄溫度變化，反應(yīng)6 12h，然后將溫度降至室溫，放料，過(guò)濾即得到鉆井液用乳液聚合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鉆井液用抗溫抗鈣反相乳液聚合物，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的含磺酸基單體水溶液、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、交聯(lián)劑、水、白油、司盤(pán)-80乳化劑、丙二醇單月桂酸酯乳化劑、OP-15或吐溫-80乳化劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液或過(guò)硫酸鉀水溶液、10%的硫代硫酸鈉水溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液、純堿、乙二胺四乙酸二鈉鹽聚合而成。本發(fā)明具有良好的降濾失、增粘、調(diào)流型、抑制黏土和鉆屑的水化分散能力，可以改善濾餅質(zhì)量，提高鉆井液潤(rùn)滑性，適用于各種類(lèi)型的水基鉆井液，可用作高溫、高鹽和高鈣鉆井液處理劑。
文檔編號(hào)C08F220/38GK102898581SQ20121035366
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院