[发明专利]一种水基钻井液用聚丙烯酰胺类包被剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水基钻井液用聚丙烯酰胺类包被剂及其制备方法，尤其涉及低分子量阳离子聚丙烯酰胺类包被剂及其制备方法。

背景技术

包被剂是聚合物钻井液中的一种重要组分，聚合物包被剂的加入可以防止粘土分散，其分子能够很快粘附到钻屑及粘土表面，起到包被絮凝的作用，并且还能够在井壁上形成内外泥饼，起到减小压差传递和滤液渗透的作用。包被剂通过有效地抑制钻屑、井壁的水化分散，起到维持井壁稳定、清除无用固相、维持低固相的目的。

目前，常用油田钻井液体系使用的聚丙烯酰胺包被剂分子量较高，如河南油田应用高分子强力包被剂乳液聚丙烯酰胺钾盐TL-A02，分子量为600-1400万（王学良等，钻井液与完井液，2006,32(1):80-83）。此类包被剂具有包被钻屑，防止钻屑水化分散的能力，但高分子量的包被剂在使用时造成体系粘度升高（范玉福，中国石油大学胜利学院学报，2008,22(1):4-5），并容易出现过度现絮凝的现象，造成泥浆滤失量增大，泥浆稳定性不足；且由于分子量大，颗粒或粉末状包被剂溶解时容易相互结成难以溶解的团块，完全溶解耗时长，速度慢，严重影响施工进度。同时，页岩、钻屑以及粘土表面存在大量硅羟基，一般聚丙烯酰胺类包被剂分子结构中缺少能与之产生相互作用的基团，包被抑制效果有待进一步加强。

因此，为稳定钻井液体系，增强包被抑制效果，便于施工，需要一种分子量低、溶解迅速、性能优异的包被剂。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种水基钻井液用聚丙烯酰胺类包被剂。

本发明的目的之二在于提供了这种低分子量阳离子聚丙烯酰胺类包被剂的制备方法。

本发明所述的水基钻井液用低分子量阳离子聚丙烯酰胺类包被剂，由以下三种单体共聚而成：

所述第一单体选自丙烯酰胺、丙烯酸钠中的一种；

所述第二单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种；

第三单体具有如下分子结构：

其中，q为1-5。

本发明所述的阳离子聚丙烯酰胺类包被剂的粘均分子量为20万-200万。

本发明所述的阳离子聚丙烯酰胺类包被剂的制备方法包括以下步骤：

（1）将所述第一单体、所述第二单体和所述第三单体配制成水溶液，使得所述第一单体、所述第二单体和所述第三单体的总质量占水溶液总质量的10%-45%；

（2）在0-5℃下，持续向水溶液中通入惰性气体氮气以除去氧气，保持30分钟-60分钟；

（3）在氮气氛围，10℃-35℃，引发剂的存在下，使所述水溶液进行溶液聚合1-6小时，出料，置于真空干燥箱中60℃干燥24小时，粉碎后得到低分子量阳离子基丙烯酰胺类包被剂；

其中按重量份数计，所述第一单体：60-85；所述第二单体：1-35；所述第三单体：0.5-5。

其中所述引发剂质量占单体总质量的0.005%-0.2%。

其中所述引发剂为氧化-还原体系引发剂，为过硫酸钠-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-季戊四醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁中的至少一对。

使用本发明的阳离子聚丙烯酰胺类包被剂时，可以将其与如页岩抑制剂、降滤失剂等其它组分复配成水基钻井液来进行使用，其中包被剂的用量占水基钻井液总重量的0.5%-1.5%。

本发明的优点在于，反应采用水溶液聚合，反应条件温和，操作简便，易实现工业化，具有极高的市场化前景。本发明的目标物分子量低，溶解速度快，现场应用方便，在分子结构引入硅羟基，使其能够与页岩、钻屑以及粘土表面形成更强的相互作用，包被抑制性能更优。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好的理解本发明而非限制本发明保护的范围。

实施例1