[发明专利]一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法，属油田钻井液处理剂技术领域，该处理剂由烯基羧酸聚醚胺盐、磺酸单体、酰胺单体，按照物质的量比为(0.10～0.55)：(0.05～0.35)：(0.30～0.55)的比例，采用水溶性偶氮化合物和氧化还原引发剂，在pH为6.0～9.0下通过水溶液聚合、140℃～160℃下烘干、酰胺化得到，其1％水溶液表观粘度35～75mPa·s，在高温、高盐和高钙条件下具有较好的降滤失特性，在无黏土相盐水钻井液中具有良好的增粘效果，同时具有较强的抑制能力。产品干燥和酰胺化一步完成，过程简单，生产成本低、效率高，产品质量稳定，且产品水溶性好，现场应用方便。

技术领域

本发明涉及一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备技术领域，更确切地说，是一种支化聚合物抗高温抗钙钻井液处理剂及其制备方法。

背景技术

在石油钻井过程中，钻遇地层日趋复杂，特殊井、超深井和复杂井数量逐年增加，这对钻井液提出了更高的要求，针对这一情况，国内外在抗高温钻井液处理剂方面开展了一系列工作，但在高温高盐情况下，尤其是在含钙镁等高价离子的环境或无黏土相钻井液中，由于结构和基团的限制，现有的处理剂不能完全满足苛刻环境下维护钻井液性能的需要。近年来，尽管钻井液处理剂的水平不断提升，但由于分子和合成设计还局限在提高主链稳定性及优化基团与比例上，钻井液处理剂的合成原料仍然采用传统原料，当原料及合成方法没有改变时，无论如何优化设计和合成，都很难使钻井液处理剂的性能有大的提高。

目前在用或研究开发的处理剂仍为直链线性聚合物，由于分子热稳定性和剪切稳定性的限制，处理剂抗温能力受限，要想提高深井、超深井钻井液的抗温抗盐性能，就必须增加其用量，但随着加量提高又增加了钻井液的粘度，特别是在钙、镁含量高的情况下，钻井液性能控制更加困难，已有的钻井液处理剂已不能完全满足钻井的需要。而支化结构的聚合物与传统的柔性链聚合物相比，由于支链的位阻效应及支链上基团的相互影响，高分子结构的热稳定性会明显提高，分子支链上丰富的基团保证处理剂良好的吸附和水化性能。本发明人于《中外能源》，2013,18(1):36-46阐述了提高处理剂的抗温和抗剪切能力，是未来高性能钻井液处理剂的发展方向。用支化单体与其它单体共聚及活性可控聚合可以制备支化聚合物，但由于支化单体制备过程复杂、成本高，活性可控聚合制备支化聚合物过程不易控制，基于此，采用高温下可酰胺化反应的丙烯酸聚醚胺盐或甲基丙烯酸聚醚胺盐与其它单体共聚，共聚产物在高温下进一步酰胺化得到支化聚合物，不仅制备过程简单，且生产成本低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中支化单体制备过程复杂、成本高，活性可控聚合制备支化聚合物过程不易控制的缺陷，而提供一种钻井液用支化聚合物处理剂及其制备方法，可满足井底温度高和/或高盐(氯化钠)高钙环境下的安全钻井施工的需要，能够控制水基钻井液高温高压条件下流变性、悬浮稳定性及滤失量。

本发明钻井液用支化聚合物处理剂，其结构通式如式(Ⅰ)所示：

式中，R₁、R₂为H或CH₃，R₃～R₆相同或不同，各自独立地为H、碳原子数为1～4的烷基或苯基，X为NH或O，n为4～20的整数，y为1～4的整数，M为K或Na，a：b：c(摩尔比)＝(1～5.5)：(0.5～3.5)：(3～5.5)。

本发明钻井液用支化聚合物处理剂的制备方法，包括以下步骤：