一種丙烯酰嗎啉聚合物及其應(yīng)用和鉆井液降濾失劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種丙烯酰嗎啉聚合物及其應(yīng)用和鉆井液降濾失劑。該丙烯酰嗎啉聚合物含有式（1）所示的結(jié)構(gòu)單元、式（2）所示的結(jié)構(gòu)單元和式（3）所示的結(jié)構(gòu)單元，且至少部分式（2）所示的結(jié)構(gòu)單元與至少部分式（3）所示的結(jié)構(gòu)單元鍵合成式（4）所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元；其中，R1-R9各自獨(dú)立地為H或C1-C3的直鏈或支鏈烷基，y為1-5的整數(shù)，M為H或堿金屬元素，X為O或NH，R10為C1-C5的直鏈或支鏈亞烷基。所述丙烯酰嗎啉聚合物和鉆井液降濾失劑具有優(yōu)異的降濾失性能和增粘效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種丙烯酰嗎啉聚合物及其應(yīng)用和鉆井液降濾失劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種丙烯酰嗎啉聚合物、所述丙烯酰嗎啉聚合物作為鉆井液降濾失劑的應(yīng)用以及一種鉆井液降濾失劑。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井過(guò)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(duì)鉆井液提出了更高的要求。針對(duì)這一情況，國(guó)內(nèi)外科研工作者在抗高溫鉆井液降濾失劑方面開(kāi)展了一系列工作。但是對(duì)于目前已有的鉆井液降濾失劑來(lái)說(shuō)，要想提高深井、超深井鉆井液的抗溫抗鹽性能，就必須增加鉆井液降濾失劑的用量。然而，鉆井液降濾失劑用量的增大會(huì)增加鉆井液的粘度，特別是在韓、鎂含量高的情況下，鉆井液性能更加難以控制，已有的鉆井液降濾失劑已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足鉆井的需要。針對(duì)頁(yè)巖氣的成藏特征，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)以淺層大位移井、叢式水平井布井為主。由于頁(yè)巖地層裂縫的水敏性強(qiáng)且水平段較長(zhǎng)，長(zhǎng)水平段鉆井中不僅易發(fā)生井漏、垮塌、縮徑等現(xiàn)象，而且還會(huì)帶來(lái)摩阻、攜巖及地層污染問(wèn)題，從而增加了井下的復(fù)雜程度。因此，解決頁(yè)巖氣水平井鉆井中的井壁穩(wěn)定、降阻減摩和巖屑床清除等問(wèn)題成為鉆井液選擇和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。為了滿(mǎn)足井壁穩(wěn)定的需要，國(guó)外60-70%的頁(yè)巖氣水平井采用油基鉆井液體系，就國(guó)內(nèi)近期完成的頁(yè)巖氣水平井來(lái)看，絕大多數(shù)也采用油基鉆井液。然而，由于油基鉆井液成本高、對(duì)環(huán)保有污染，因此，水基鉆井液是最終的選擇。然而，研究表明，當(dāng)活性頁(yè)巖暴露于高礦化度(35%的CaCl2水溶液)的水基鉆井液時(shí)，活性的頁(yè)巖會(huì)發(fā)生失水或脫水現(xiàn)象。因此，針對(duì)頁(yè)巖氣水平井鉆井的需要，亟需開(kāi)發(fā)出一種具有優(yōu)異的降濾失性能和增粘效果的降濾失劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)異的降濾失性能和增粘效果的丙烯酰嗎啉聚合物、該丙烯酰嗎啉聚合物作為鉆井液降濾失劑的應(yīng)用以及一種鉆井液降濾失劑。
[0004]本發(fā)明提供了一種丙烯酰嗎啉聚合物，其中，該聚合物含有式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元，且至少部分式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元與至少部分式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元鍵合成式(4)所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元；相對(duì)于Imol式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元，式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元與式(4)所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元的總含量為0.5-10mol,式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元與式(4)所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元的總含量為0.01-0.05mol ；
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種丙烯酰嗎啉聚合物，其特征在于，該聚合物含有式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元,且至少部分式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元與至少部分式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元鍵合成式(4)所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元；相對(duì)于Imol式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元，式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元與式(4)所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元的總含量為0.5-10mol,式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元與式(4)所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元的總含量為0.01-0.05mol ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰嗎啉聚合物，其中，式(I)中，R1-R3為H。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰嗎啉聚合物，其中，式(2)中，R4和R5為H，R6和R7為甲基，y為I, M為Na。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰嗎啉聚合物，其中，式(3)中， R8和R9為H，X為NH, R10為亞甲基；或者， R8和R9為H，X為0，R10為亞乙基；或者， R8為H，R9為甲基，X為0，R10為亞乙基；或者，
R8 和 R9 為 H，X 為 0，R10 為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰嗎啉聚合物，其中，濃度為I重量％的所述丙烯酰嗎啉聚合物的水溶液的表觀粘度為30-55mPa.S。
6.一種鉆井液降濾失劑，該鉆井液降濾失劑通過(guò)包括以下步驟的方法制得: (1)在烯烴聚合反應(yīng)條件下，將引發(fā)劑和單體混合物在含水溶劑中混合均勻后進(jìn)行聚合反應(yīng)；所述單體混合物含有式(5)所示的單體A、式(6)所示的單體B和式(7)所示的交聯(lián)性單體C，且相對(duì)于Imol的單體A，所述單體B的用量為0.5-10mol,所述交聯(lián)性單體C的用量為 0.01-0.05mol ； (2)將步驟(1)得到的產(chǎn)物在交聯(lián)反應(yīng)條件下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述含水溶劑為水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述單體B以濃度為40-60重量％的水溶液的形式使用；將所述引發(fā)劑和單體混合物在含水溶劑中混合均勻的方式為先將單體B的水溶液與水混合均勻，加入單體A和交聯(lián)性單體C并攪拌混合均勻，然后將得到的混合物的PH值調(diào)節(jié)至6-9，再加入引發(fā)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述單體A為N-丙烯酰嗎啉。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述單體B為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述交聯(lián)性單體C為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或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述烯烴聚合反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度為30-60°C，反應(yīng)時(shí)間為15-60分鐘，pH值為6-9。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述交聯(lián)反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度為90-100°C，反應(yīng)時(shí)間為2-6小時(shí)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，以100重量份的單體混合物為基準(zhǔn)，所述引發(fā)劑的用量為0.1-0.9重量份。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述引發(fā)劑為氧化還原類(lèi)引發(fā)劑，所述氧化還原類(lèi)引發(fā)劑中的氧化劑為過(guò)硫酸鉀和/或過(guò)硫酸銨，還原劑為亞硫酸氫鈉、焦亞硫Ife納、亞硫Ife納和硫代硫Ife納中的一種或多種。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液降濾失劑，其中，所述鉆井液降濾失劑的制備方法還包括將步驟(2)得到的交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物剪切、烘干并粉碎。
17.權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的丙烯酰嗎啉聚合物作為鉆井液降濾失劑的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08F220/28GK103665261SQ201310282326
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月5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, 中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院