[发明专利]一种耐温型增粘剂共聚缔合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐温型增粘剂共聚缔合物及其制备方法，所述共聚缔合物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为N,N‑二甲基丙烯酰胺，所述结构单元B为两性离子单体甲基丙烯酰氧乙基‑N,N‑二甲基丙磺酸盐（DMAPS），所述结构单元C为结构单元B与阳离子聚胺的离子缔合体，以所述共聚缔合物的总量为基准，所述N,N‑二甲基丙烯酰胺的含量为10‑75重量%，优选为30‑65重量%；所述两性离子单体的总含量为8‑55重量%，优选为20‑60重量%；所述阳离子聚胺的含量为1‑50重量%，优选为3‑40重量%；本发明制备方法得到的增粘剂耐温可达150℃，抗NaCl浓度达饱和、抗CaCl₂浓度达20%，同时还具有优越的页岩抑制性能及降滤失性能。

技术领域

本发明涉及石油钻井过程中钻井液用聚合物及其制备方法，特别是涉及一种钻井液用耐高温抗钙增粘剂及其制备方法。

背景技术

在钻井过程中，为了保证低固相下钻井液具有较高的粘度及良好的流变性，通常需要添加增粘剂来提高钻井液的粘度。钻井液增粘剂均为分子链很长的水溶性高分子聚合物，增粘剂除了能起到增粘作用，还往往兼做页岩抑制剂（包被剂）、降滤失剂及流型改进剂等。因此，使用增粘剂常有利于改善钻井液的流变性，也有利于井壁稳定。

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黄原胶、80A51 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。在抗盐方面，抗高浓度氯化钙同样也是钻井液领域亟待解决的问题，目前常用的增粘剂中几乎没有抗氯化钙浓度超过15%的聚合物，所以说目前常用的钻井液用增粘剂耐温性能和抗盐抗钙性能往往不能兼顾。

CN102372818A 和CN102464761A 公开的抗钙聚合物增粘剂，主要是通过向丙烯酰胺类聚合物中引入磺化基团或疏水基团而得，仅可以满足钙离子浓度不高于2000mg/L 的低温条件下的（小于100℃）使用需求。CN101955564A、CN103113518A和CN102127401A公开的耐高温增粘剂，增粘剂的耐高温性能有显著提升，耐温达到200℃以上；抗盐抗钙性能并未提及，但从所用的单体及制备方法推测，抗盐抗钙性能无明显改善。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种抗钙增粘剂共聚缔合物及其制备方法。本发明方法得到的增粘剂耐温可达150℃，抗NaCl浓度达饱和、抗CaCl₂浓度达20%。在高温老化后保持了较高的表观粘度，同时还具有较好的动切力。

本发明提供了一种耐温型增粘剂共聚缔合物，所述共聚缔合物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为N,N-二甲基丙烯酰胺，所述结构单元B为两性离子单体甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸盐（DMAPS），所述结构单元C为结构单元B与阳离子聚胺的离子缔合体，以所述共聚缔合物的总量为基准，所述N,N-二甲基丙烯酰胺的含量为10-75重量%，优选为30-65重量%；所述两性离子单体甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸盐的总含量为8-55重量%，优选为20-60重量%；所述阳离子聚胺的含量为1-50重量%，优选为3-40重量%；所述共聚缔合物在150℃老化16小时后的表观粘度为40-70mPa·s。

根据本发明提供的增粘剂共聚缔合物，所述结构单元A N,N-二甲基丙烯酰胺的结构式为：式（I），所述结构单元B两性离子单体甲基丙烯酰氧乙基-N, N-二甲基丙磺酸盐(DMAPS)的结构式为：式（II），所述结构单元C具有下式所示的结构：

式（III）