[发明专利]一种抗温抗盐水基钻井液降滤失剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗温抗盐水基钻井液降滤失剂及其制备方法，涉及油田化学技术领域，本发明的降滤失剂是由包含丙烯酰胺、N‑乙烯基吡咯烷酮、2‑丙烯酰胺基‑二甲基丙磺酸、两性离子单体的原料在引发剂作用下共聚生成，两性离子单体为N,N‑二甲基‑N‑(3‑磺基丙基)‑4‑乙烯基苄基铵内盐、N,N‑二乙基‑N‑(3‑磺基丙基)‑4‑乙烯基苄基铵内盐、N,N‑二甲基‑N‑(3‑磺基丁基)‑4‑乙烯基苄基铵内盐、N,N‑二乙基‑N‑(3‑磺基丁基)‑4‑乙烯基苄基铵内盐中的一种或多种。本发明的滤失剂中两性离子单体含有数量相等的季铵阳离子与磺酸基，此外还还有刚性基团苯环，使得本发明降滤失剂抗温、抗盐性能好，抗温达到230℃、抗盐达到饱和氯化钠36％。

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，尤其涉及一种抗温抗盐水基钻井液降滤失剂及其制备方法。

背景技术

随着石油资源的缺乏，目前钻井工作主要为深井与超深井钻井，在钻井工作中常常面临高温高盐的恶劣环境，严重破坏钻井液的性能。高温高盐导致聚合物处理剂发生降解、去水化等破坏作用，严重影响钻井液流变性能，使钻井液造壁性变差，滤失量增大，增大钻井难度，增大钻井工程安全风险。降滤失剂（filtrate reducer）是一种可以应用于油田钻井过程中的、并且可以有效减小滤失量的处理剂，是钻井液处理剂中的关键材料。目前对聚合物降滤失剂的研究主要集中于提高其抗温抗盐能力。

目前在钻井过程中使用的处理剂很多，其中核心处理剂降滤失剂大部分性能都无法满足当前深井钻井的需求。现场应用发现，当前常用降滤失剂大部分应用于180℃以下，当井底温度大于200℃时降滤失效果明显下降。为了满足钻井需求则会增加降滤失剂用量，增大钻井成本。当前钻井使用的高性能降滤失剂Driscal-D、Dristemp等均为进口产品，成本较高，国内常用的三磺体系抗温抗盐性能较差。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种抗温抗盐性能良好的的水基钻井液用降滤失剂，为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抗温抗盐水基钻井液降滤失剂，由包含丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和两性离子单体的原料在引发剂作用下经共聚反应生成。

所述丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸摩尔比为8:2～4；所述丙烯酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为8:1～2；所述丙烯酰胺与两性离子单体摩尔比为8:0.5～1.8。

所述降滤失剂的分子量为3～300万，其结构式如下：

式中，R为两性离子单体；a、b、c、d为自然数；

所述的两性离子单体为N, N-二甲基- N-(3-磺基丙基) -4-乙烯基苄基铵内盐、N, N-二乙基- N-(3-磺基丙基) -4-乙烯基苄基铵内盐 、 N, N-二甲基- N-(3-磺基丁基)-4-乙烯基苄基铵内盐、N, N-二乙基- N-(3-磺基丁基) -4-乙烯基苄基铵内盐中的一种或几种按任意比例的复配物。其采用《Structural Dependence of Salt-ResponsivePolyzwitterionic Brushes with Anti-polyelectrolyte Effect》（DOI:10.1021/acs.langmuir.7b03667）论文中的方式制备，结构式如下：

其中，（1）为N, N-二甲基- N-(3-磺基丙基) -4-乙烯基苄基铵内盐的机构式；（2）为N, N-二乙基- N-(3-磺基丙基) -4-乙烯基苄基铵内盐的结构式；（3）为N, N-二甲基-N-(3-磺基丁基) -4-乙烯基苄基铵内盐的结构式；（4）位N, N-二乙基- N-(3-磺基丁基) -4-乙烯基苄基铵内盐的结构式。