專利名稱：一種丙烯酸系乳液共聚物及其應(yīng)用和鉆井液減阻劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丙烯酸系乳液共聚物、上述丙烯酸系乳液共聚物作為鉆井液減阻劑的應(yīng)用、一種鉆井液減阻劑的制備方法以及由該方法制備得到的鉆井液減阻劑。
背景技術(shù)：
潤滑性是深井、水平井、大位移井鉆井作業(yè)中鉆井液性能調(diào)控的重要難題，是制約高密度鉆井液施工的技術(shù)瓶頸。而往水基鉆井液中加入水基鉆井液減阻劑是降低鉆井液摩擦阻力、降低鉆井扭矩、提高鉆井液水力學(xué)效力乃至提高鉆井效能的重要方法。目前，水基鉆井液減阻劑主要包括無機(jī)固體類潤滑劑(如石墨、塑料小球等)、有機(jī)類潤滑劑(如植物油、礦物油基潤滑劑等)以及水溶性表面活性劑與有機(jī)物混合物組成的潤滑劑。這些水基鉆井液減阻劑都能夠在一定程度上降低水基鉆井液的摩擦阻力，但潤滑性能還有待進(jìn)一步提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種新的丙烯酸系乳液共聚物、上述丙烯酸系乳液共聚物作為鉆井液減阻劑的應(yīng)用、一種鉆井液減阻劑的制備方法以及由該方法制備得到的鉆井液減阻劑。該丙烯酸系乳液共聚物能夠有效降低鉆井液的摩擦阻力。本發(fā)明提供了一種丙烯酸系乳液共聚物，其中，該丙烯酸系乳液共聚物含有式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(II)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(III)所示的結(jié)構(gòu)單元，且在濃度為I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均顆粒直徑不大于350nm ；
權(quán)利要求
1.一種丙烯酸系乳液共聚物，其特征在于，該丙烯酸系乳液共聚物含有式(I )所示的結(jié)構(gòu)單元、式(II)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(III)所示的結(jié)構(gòu)單元，且在濃度為I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均顆粒直徑不大于350nm ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，在濃度為I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均顆粒直徑為50-80nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，R1和R2為甲基，R3為正丁基，R4為H。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，以所述丙烯酸系乳液共聚物的總重量為基準(zhǔn)，式(I )所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為20-40重量％,式(II)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為20-40重量％,式(III)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為20-50重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的丙烯酸系乳液共聚物，其中，在濃度為I重量％的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的比表面積為5.3-7.3m2/g，優(yōu)選為 6-6.5m2/g。
6.權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的丙烯酸系乳液共聚物作為鉆井液減阻劑的應(yīng)用。
7.一種鉆井液減阻劑的制備方法，該方法包括以下步驟: (1)將式(IV)所示的單體A、式(V)所示的單體B、式(VI)所示的單體C、乳化劑以及水混合均勻，得到預(yù)乳液；所述乳化劑為壬基酚聚氧乙烯、聚氧乙烯山梨醇單油酸酯和陽離子乳化劑的混合物； (2)將1/5-1/2的上述預(yù)乳液與第一引發(fā)劑接觸反應(yīng)，并將得到的反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的預(yù)乳液和第二引發(fā)劑接觸反應(yīng)；所述第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑相同或不同；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，R1和R2為甲基，R3為正丁基，R4為H。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，以100重量份的所述單體Α、單體B和單體C的混合物為基準(zhǔn)，所述乳化劑的用量為3-6重量份，所述第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑的總用量為0.25-0.35重量份。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，所述壬基酚聚氧乙烯、聚氧乙烯山梨醇單油酸酯與陽離子乳化劑的重量比為1.5-2:1:0.6-1。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，所述陽離子乳化劑選自十二烷基氯化銨、十四烷基氯化銨、十六烷基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十二烷基溴化吡啶、十四烷基溴化吡啶和十TK燒基漠化批唳中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，所述第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑均為無機(jī)過氧類引發(fā)劑；優(yōu)選地，所述第一引發(fā)劑與第二引發(fā)劑的重量比為1-1.5:1。
13.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，將所述預(yù)乳液與第一引發(fā)劑接觸反應(yīng)的條件包括溫度為50-70°C，時間為20-60分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，將所述反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的預(yù)乳液和第二引發(fā)劑接觸反應(yīng)的條件包括溫度為75-90°C，時間為2-3小時。
15.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，以所述單體A、單體B和單體C的總重量為基準(zhǔn)，所述單體A的用量為20-40重量％,所述單體B的用量為20-40重量％,所述單體C的用量為20-50重量％。
16.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，該方法還包括在步驟(2)之后，將得到的產(chǎn)物冷卻至40-60 °C并固液分離。
17.由權(quán)利要求7-16中任·意一項(xiàng)所述的方法制備得到的鉆井液減阻劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種丙烯酰胺系乳液共聚物、上述丙烯酰胺系乳液共聚物作為鉆井液減阻劑的應(yīng)用、一種鉆井液減阻劑的制備方法、以及由該方法制備得到的鉆井液減阻劑。所述丙烯酸系乳液共聚物含有式(Ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(Ⅱ)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(Ⅲ)所示的結(jié)構(gòu)單元，且在濃度為1重量%的所述丙烯酸系乳液共聚物的水溶液中，所述丙烯酸系乳液共聚物的平均顆粒直徑不大于350nm；其中，R1-R3為C1-C5的烷基，R4為H或C1-C5的烷基。本發(fā)明提供的鉆井液減阻劑能夠有效降低鉆井液的摩擦阻力。
文檔編號C08F220/06GK103242809SQ201310173279
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者蒲曉林, 白小東, 孫金聲 申請人:西南石油大學(xué)