[发明专利]一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂的制备方法，属于油田化学技术领域。以丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等非离子水溶性单体，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠等阴离子水溶性单体，1‑乙烯咪唑、4‑乙烯基吡啶等带有含氮杂环的水溶性单体为聚合原料，合成水溶性聚合物，在此基础上，以铈盐为氧化剂，将乙烯基吡咯烷酮、二烯丙基二甲基氯化铵等单体接枝于聚合物的含氮杂环部位，制备带有多个侧链的聚合物。这种聚合物刚性较强，具有优良的耐温抗盐性能，其分子结构中带有多种官能团，能够显著提高粘土颗粒的分散稳定性，适宜作为苛刻条件下水基钻井液的降滤失剂。

技术领域

本发明涉及一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂的制备方法，属于油田化学技术领域。

背景技术

由于能源需求，特别是石油天然气消耗量的迅速增加，油气井钻探深度不断增加，深井超深井的数目随之增多。钻井过程中地质条件变得更为复杂，高温、高压、高盐地层环境使得钻井液的性能控制变得困难。这对钻井液技术提出了更高的要求，特别是高温下钻井液流变性和滤失量的控制成为制约钻井液技术发展的主要因素，原有的钻井液处理剂已不能完全满足超深井钻井技术发展的需要。

聚合物降滤失剂分子主要通过侧链上的功能性基团与粘土颗粒作用，提高粘土颗粒的电动电位，保证钻井液的稳定性与多级分散性，使钻井液在钻井过程中可以形成致密、低渗透率的泥饼，从而体系降低钻井液的滤失量。钻井液体系在高温下滤失量加大主要包括两个方面，第一方面，降滤失剂与粘土颗粒的相互作用减弱，降滤失剂从粘土颗粒表面解吸附；第二方面，降滤失剂分子发生降解，包括分子链构象的变化、分子中侧基的水解、分子主链的断裂等情况。因此，改善钻井液在高温下的滤失性能，可以从降低上述两个方面的改变而入手。

中国专利文件CN 106366243A公开了一种甜菜碱型聚合物降滤失剂的制备方法，制备方法如下：先以乙烯基咪唑和丙磺酸内酯为原料，四氢呋喃为溶剂，合成了一种甜菜碱乙烯基单体，3-(3-磺酸丙基)-1-乙烯基咪唑。然后以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)以及合成的单体为原料，过硫酸钾为引发剂，采用水溶液共聚法合成一种甜菜碱型共聚物作钻井液降滤失剂，所得聚合物可用于降低水基钻井液的滤失量。

中国专利文件CN 107365403A公开了一种钻井液用抗高温降滤失剂的制备方法，以丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，N-乙烯基吡咯烷酮等原料，通过水溶液聚合方法制备，合成最佳条件为：丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，N-乙烯基吡咯烷酮四种单体重量份分别为35份～45份，25份～30份，25份～35份，5份～8份，引发助剂壳聚糖-Mn-皂土1～3份，反应温度为30～40℃，反应时间为8h，氧化/还原引发剂比例n过硫酸钠:n亚硫酸钠＝1.2:1，引发剂为0.3重量份，单体溶液最佳pH值为7～8，所得聚合物可作为高温水基钻井液降滤失剂。

上述专利均通过引入功能单元而实现降滤失剂耐温抗盐性能的提升，在此过程中，往往存在以下不足：功能单体制备过程繁琐，存在提纯等后续操作，增加了产品成本；功能单体聚合活性差，降滤失剂分子量不高，使用过程中，降滤失性能不佳，需要的降滤失剂浓度高；疏水型功能单体的引入，降低了聚合物的溶解性能，使用过程中，聚合物的溶解时间增长，影响产品的使用和推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂的制备方法。

发明概述

本发明首先制备带有氮原子杂环官能团的水溶性聚合物，在此基础上，利用氮原子与Ce⁴⁺之间的氧化还原反应，在水溶性聚合物分子上产生自由基，作为再次聚合的起始反应位点，以丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠等水溶性单体作为原料，制备具有许多侧链的水溶性聚合物。经过测试，该产品在溶液中具有良好溶解性能，加入水基钻井液中，可以显著降低它在高温和高矿化度下的滤失量。