[发明专利]一种聚丙烯酰胺钾盐及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚丙烯酰胺钾盐，包括以下组分：主剂、磺酸类单体、丙烯腈类单体、辅剂、引发剂和表面活性剂，其中，主剂、磺酸类单体、丙烯腈类单体、辅剂、引发剂和表面活性剂的用量比，以摩尔比计为1‑2∶1‑3∶0.5‑3∶0.5‑1:0.5‑1:0.5‑2。本发明还公开了聚丙烯酰胺钾盐的制备方法和应用。本发明的聚丙烯酰胺钾盐具有优良的抗高温性能、抗盐性能、抗高速剪切能力、高的低剪切速率粘度，并且不爬杆；生产成本低廉；其用于钻井液中，能够有效提高钻井液的抑制包被能力，并且提高钻井液的低剪切速率粘度，提高携岩带砂能力，满足地层稳定、性能稳定、机械钻进的要求。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种聚丙烯酰胺钾盐及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球非常规石油钻井勘探和国内页岩气开发的兴起，以及全世界各油田的开发逐渐进入中后期，钻井作业的难度和油气井开发成本都在急剧地增加，钻井施工方盈利空间不断压缩。

在石油或天然气的勘探开发、固体矿床勘探和基础工程施工中，钻头经常会钻到泥页岩地层。泥页岩极易水化膨胀，泥页岩水化膨胀所导致的颗粒分散，往往会造成井壁失稳、卡钻等钻探问题。其中，井壁失稳是钻井中重大的工程技术难题。井壁稳定是实现安全、快速、优质钻井的前提，是控制钻井成本，影响钻井综合效益的关键性因素之一。保持井壁稳定是钻井液研发的首要因素。钻井液的防塌和抑制能力的高低，是钻井液优劣的重要标志之一，而抑制包被剂是钻井液体系中使用的一种重要添加剂，其作用为：有效地包被钻屑，防止钻屑和泥页岩的水化分散，防止井壁垮塌，还能在钻屑和页岩的表面形成保护膜，防止钻屑相互粘结。

目前钻井液的抑制包被剂为氯化钾、聚胺、聚丙烯酰胺钾盐等，成本较高，在钻井的过程中消耗量大。而且现用的钻井液在大三维井的定向钻井过程中，由于定向时间长，低密度固相含量较高，引起钻井液粘度切力高，导致钻井过程中摩擦阻力和扭矩较大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种聚丙烯酰胺钾盐，其具有优良的抗热性能、抗盐性能、抗高速剪切能力、高的低剪切速率粘度，并且不爬杆；生产成本低廉。

本发明的目的之二在于提供本发明的目的之一的聚丙烯酰胺钾盐的制备方法，其制备方法简单，容易操作。

本发明的目的之三在于提供本发明的目的之一的聚丙烯酰胺钾盐的应用，其用于钻井液中，能够有效提高钻井液的抑制包被能力，并且提高钻井液的低剪切速率粘度，提高携岩带砂能力，满足地层的定、性能稳定、机械钻进的要求。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种聚丙烯酰胺钾盐，其特征在于，包括以下组分：

主剂、磺酸类单体、丙烯腈类单体、辅剂、引发剂和表面活性剂，其中，主剂、磺酸类单体、丙烯腈类单体、辅剂、引发剂和表面活性剂的用量比，以摩尔比计为1-2∶1-3∶0.5-3∶0.5-1:0.5-1:0.5-2。

进一步地，所述主剂为丙烯酰胺类单体。

进一步地，所述丙烯酰胺类单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、3，3-二甲基丙烯酸和甲基丙烯腈中的一种或两种以上组合。

进一步地，所述磺酸类单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丁磺酸、丙烯基磺酸和乙烯基磺酸中的一种或两种以上组合。

进一步地，所述辅剂为氢氧化钾；所述引发剂为过硫酸盐。

进一步地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠和过一硫酸氢钾中的一种或两种以上组合。

进一步地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、二甲基二烯丙基溴化铵和乙基二甲基十六烷基氯化铵中的一种或两种以上组合。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：