[发明专利]一种泡沫钻井用两性离子聚合物防塌剂

说明书

技术领域：

本发明涉及一种泡沫钻井用两性离子聚合物防塌剂，属于高分子材料制备领域，特别是涉及一种泡沫钻井用防塌剂。

背景技术：

泡沫钻井技术是一种新的以均匀稳定的泡沫流体作为钻井循环介质，是解决气体钻井钻遇大量地层水及大尺寸井眼携岩携水问题的主要技术手段，适用于低压油气藏、弱胶结和易漏失地层。

泡沫钻井过程中，因泡沫流体中的水和地层出水渗入地层，会导致泥页岩水化膨胀，地层胶结强度降低，井壁稳定时间短等难题。泡沫钻井属欠平衡钻井，力学防塌技术措施受到限制，需从化学的角度提高泡沫钻井流体的抑制防塌能力，抑制泥页岩的水化膨胀。目前现场使用的泡沫防塌剂种类单一，一般是选用水基钻井液所用的防塌剂，包括KCl、大分子包被剂、含阳离子单体的聚合物防塌剂等。专利CN101812288A公开了一种钻井液用抑制防塌剂，原料组份为丙烯酰胺AM、丙烯酸AA、阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵，其阳离子单体含量仅为单体总质量的12.5%；丙烯酸AA含量占单体总质量的6.25%～31.25%。专利CN101747878A公开了一种雾化泡沫钻井液，其防塌剂为钻井液用硅氟防塌剂。

现有防塌剂需平衡钻井液抑制性与胶体稳定性之间的矛盾，因而其抑制能力不足。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种泡沫钻井用两性离子聚合物防塌剂，在保证泡沫流体稳定性的前提下，解决泡沫钻井中泡沫钻井流体抑制性不足的问题。

本发明是通过下述技术方案加以实现：

本发明由有机酸类单体A、有机酰胺类单体B、阳离子单体C按照（1～3）：（77～89）：（10～20）的质量百分比，在引发剂和pH值调节剂的作用下共聚而成。

上述有机酸类单体A为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或两种。

上述有机酰胺类单体B为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或两种。

上述阳离子单体C为二甲基二烯丙基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种。

所述引发剂是氧化还原引发剂，氧化剂是过硫酸钾或过硫酸铵的一种，还原剂是亚硫酸氢钠。

所述聚合物防塌剂是由以下步骤制备的：将有机酸类单体A、有机酰胺类单体B、阳离子单体C按照（1～3）：（77～89）：（10～20）的质量配比溶于适量水中，通过40%的氢氧化钠溶液调节pH值在9.0～11.0，不断搅拌下慢慢加入适量的引发剂，引发温度在20～60℃，反应时间0.5～2h，产物经剪切造粒，于60℃下烘干、粉碎，即得。

本发明的有益效果是制备工艺简单，操作简便，所得产品0.5%水溶液48h二次页岩回收率大于90.0%、饱和吸附量大于100.0mg/g，具有强抑制、强吸附的特性，作为泡沫钻井流体的防塌剂，在保证泡沫流体稳定性的前提下，能够有效抑制泥页岩的水化膨胀，提高泡沫钻井井壁稳定性，延长泡沫安全作业时间，充分发挥气体钻井技术优势。

具体实施方式：

实施例1：100g水中加入3g丙烯酸，充分溶解后用40%的氢氧化钠溶液调节pH值至9，加入85g N,N-二甲基丙烯酰胺，12g二烯丙基二甲基氯化铵，分别加入0.5g过硫酸铵和0.5g亚硫酸氢钠，引发温度30℃，反应时间0.5h，产物经剪切造粒，于60℃下烘干、粉碎，得目标产物。

实施例2：100g水中加入2g2-丙烯酰胺基本2-甲基丙磺酸，1g2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸，充分溶解后用40%的氢氧化钠溶液调节pH值至10，加入85g N,N-二甲基丙烯酰胺，12g二烯丙基二甲基氯化铵，分别加入0.5g过硫酸铵和0.5g亚硫酸氢钠，引发温度20℃，反应时间1h，产物经剪切造粒，于60℃下烘干、粉碎，得目标产物。

实施例3：100g水中加入2g丙烯酸，充分溶解后用40%的氢氧化钠溶液调节pH值至11，加入72g丙烯酰胺和，10N,N-二甲基丙烯酰胺，16g二烯丙基二甲基氯化铵，分别加入0.5g过硫酸铵和0.5g亚硫酸氢钠，引发温度60℃，反应时间2h，产物经剪切造粒，于60℃下烘干、粉碎，得目标产物。

其他具体实施例按照表1给出组分进行配制。

表1具体实施例组分列表（单位：g）

表2实施例的性能指标

由表2可知，本发明0.5%水溶液48h二次页岩回收率大于90%，饱和吸附量高于100mg/g，常温下溶解性好，抑制防塌能力强。