[发明专利]一种两性离子聚合物钻井液处理剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两性离子聚合物钻井液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。

技术背景

随着石油钻井向深部和复杂地层发展的需要，对钻井液性能（流变性和稳定性）提出越来越高的要求，传统的聚合物降滤失剂以丙烯酸多元共聚物为主，由于以丙烯酸多元共聚物为代表的钻井液降滤失剂具有如下不足：①只有在具有较高的分子量的情况下才能发挥作用，高分子量的聚合物处理剂随着在钻井液中加的增加，使钻井液的黏度大幅度增加，影响了钻井液的流变性，这便出现了降滤失却使钻井液黏度增加，带来流变性和滤失量控制的矛盾，特别是高密度钻井液，矛盾更为突出。②丙烯酸多元共聚物吸附基团（酰胺基）在高温下易水解而失去作用，同时使吸附基和水化基比例失调；水化基遇钙、镁等高价离子易沉淀，抗温抗盐能力较差。③阴离子性的丙烯酸多元共聚物防塌抑制能力不能满足钻井液抑制和防塌的需要。针对上述不足，国内外围绕提高聚合物处理剂抗温抗盐和抑制能力开展了大量的研究，先后研制了以2-丙烯酰胺及-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸（AA）多元共聚物为代表的含磺酸基共聚物降滤失剂和丙烯酸、丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵等多元共聚物为代表的两性离子共聚物降滤失剂，上述研究虽然在提高聚合物降滤失剂的抗温抗盐和抑制能力方面有了提高，但产品分子量仍然较高，随着其加入量的增加，钻井液黏度明显增加，由于黏度增加的限制，难以使其达到有效或最佳加量，限制了其作用的发挥，特别是由于加量的限制，一至于被认为聚合物降滤失剂不能由于控制钻井液的高温高压滤失量，可见针对现场需要，研制降滤失不增黏的聚合物降滤失剂具有重要的现实意义。目前，两性离子聚合物在兼顾抗温抗盐性能、降滤失及抑制性方面一直不是很理想，尤其在保证抗温抗盐的基础上还要求其具有较好的防塌抑制性，这就使两性离子聚合物显示出了其特有的局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种在高温高盐的情况下降滤失能力和防塌抑制性能达到提高的两性离子聚合物钻井液处理剂及其制备方法。

本发明的技术方案是这样完成的一种两性离子聚合物钻井液处理剂，含有式（Ｉ）所示结构单元；

式（1）

其中，式（1）中的R₁为或，R₂为H或CH₃，R₃为CH₃、CH₂CH₃或CH₂CH₂CH₃，R₄为CH₃、CH₂CH₃或CH₂CH₂CH₃，X为O或NH，M为H或碱金属元素。

一种两性离子聚合物钻井液处理剂，所述式（Ｉ）由式（2）所示的单体A、式（3）所示的单体B和式（4）所示的单体C组成，单体A、单体B、单体C在水溶性偶氮引发剂、过硫酸盐和还原剂存在下，在pH值为6.0～9.0的条件下通过水溶液聚合后，经过烘干、粉碎后制成；

式（2）

式（3）

式（4）

其中，式（4）中R₅为CH₃、CH₂CH₃、CH₂CH₂CH₃或。

进一步优选实施方案，单体A为2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-（对甲基）苯基乙磺酸中的一种。

进一步优选实施方案，单体B为3-丙烯酰胺丙基二甲基乙磺酸铵、3-丙烯酰胺丙基二乙基乙磺酸铵、3-丙烯酰胺丙基二丙基乙磺酸铵中的一种。

进一步优选实施方案，单体C为甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和苯甲酸乙烯酯中的一种。

进一步优选实施方案，所述的水溶性偶氮引发剂为单体总质量的0.075%～0.25%，过硫酸盐与还原剂为各占单体总质量的0.05%～0.55%。

进一步优选实施方案，所述单体A、单体B、单体C的物质的量比为（35～65）：（40～30）：（5～25）。

进一步优选实施方案，所述水用量以控制单体质量分数20%～40%计。