[发明专利]钻井液增粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油技术领域，尤其涉及一种钻井液增粘剂及其制备方法。

背景技术

随着石油及天然气需求量的不断扩大，油气开采已经逐渐进入深井、超深井等复杂地质情况的开发阶段。越来越高的井底施工温度及循环温度对石油工业的相关助剂提出了耐高温的实际需求。钻井液是同油气地藏首先接触的外加流体，其性能的优劣对于保证井壁稳定、提升完井质量具有至关重要的作用，因此，提高钻井液的耐高温性能是目前急需解决的问题。

现有技术中，主要是通过添加助剂提高钻井液的耐高温性能，其中，钻井液增粘剂是钻井助剂中最为重要的一种，主要分为天然植物胶和合成高分子两大类，在保证钻井液安全施工、携砂带屑等方面具有重要作用。然而现有的钻井液增粘剂如80A-51等，都不能很好的满足高温施工需要，大部分增粘剂在高于150℃条件下增粘效果迅速下降，甚至完全消失。

中国专利CN20100593450公开了一种钻井液抗高温增粘剂，采用淀粉、瓜尔胶等天然产物和碱性氢氧化物及环氧化物为主要成分，但是其制备过程中需要加入大量有机溶剂，对环境带来不利影响，并且制备的增粘剂无法满足高于150℃的施工要求；中国专利CN201110184384公开了一种聚丙烯酰胺增粘剂，其具有一定抗盐、抗钙性能，但是抗高温性能不能满足高温施工要求；中国专利CN201010172382公开了一种2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸、丙烯酰胺和丙烯酸共聚物增粘剂，它可以有效调节流型、絮凝包被钻屑、抑制页岩水化分散，但是无法满足高于200℃的施工要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供钻井液增粘剂及其制备方法，制备的钻井液增粘剂具有良好的抗高温增粘性能。

本发明提供了一种钻井液增粘剂的制备方法，包括：

A）向混合溶液中加入碱性化合物调节pH值至6.0～8.0，得到反应溶液；所述混合溶液包括非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体、阳离子型疏水单体和去离子水；或者包括非离子型水溶性单体、阳离子型水溶性单体、阴离子型疏水单体和去离子水；

B）将步骤A）得到的反应溶液与引发剂混合，进行聚合反应，得到钻井液增粘剂；

所述阳离子型疏水单体具有式（Ⅰ）所示的结构：

其中，R₁选自C₈～C₁₆的烷基，m为2或3；X为Cl、Br或I；

所述阴离子型疏水单体具有式（Ⅱ）所示的结构：

其中R₂选自H或C₁～C₁₂的烷基，n为8～24的整数；M为K、Na或H；

所述非离子型水溶性单体选自丙烯酰胺及其衍生物中的任意一种或多种；所述阴离子型水溶性单体选自丙烯酸、丙烯酸衍生物和含有双键的丙磺酸衍生物中的任意一种或多种；所述阳离子型水溶性单体为含有双键的季铵盐类化合物。

优选的，所述非离子型水溶性单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺中的一种或多种。

优选的，所述阴离子型水溶性单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或多种；所述阳离子型水溶性单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。

优选的，所述引发剂选自偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化氢中的任意一种或多种，或者选自过硫酸铵、过硫酸钾与四甲基乙二胺的氧化还原体系。

优选的，所述碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和氨水中的任意一种或多种。

优选的，所述非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体和阳离子型疏水单体的摩尔比为（8～48）：1：1；或者所述非离子型水溶性单体、阳离子型水溶性单体和阴离子型疏水单体的摩尔比为（8～48）：1：1。

优选的，所述非离子型水溶性单体、阴离子型水溶性单体、阳离子型疏水单体和碱性化合物占所述反应溶液总质量的5wt%～50wt%；或者所述非离子型水溶性单体、阳离子型水溶性单体、阴离子型疏水单体和碱性化合物占所述反应溶液总质量的5wt%～50wt%。

优选的，所述引发剂的用量为所述反应溶液总质量的0.1wt%～5wt%。

优选的，所述聚合反应的反应温度为30℃～70℃，反应时间为1h～10h。