[发明专利]油基钻井液用絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种油基钻井液用絮凝剂及其制备方法和应用，絮凝剂采用阳离子乙烯基苄基脂肪基氯化铵类单体作为聚合单体，在引发剂的作用下发生均聚反应，形成新的共价键相连的均聚产物，从而制备获得；制备方法包括以下步骤：将阳离子乙烯基苄基脂肪基氯化铵类单体溶解于增溶剂，得到第一溶液；按预定比例加入引发剂，搅拌均匀后得到第二溶液；向第二溶液中通入惰性气体或类惰性气体排出氧气后密封；对排氧后的第二溶液水浴加热，加热温度小于增溶剂的沸点并大于引发剂的分解温度，搅拌反应后获得絮凝剂。本发明的油基钻井液用絮凝剂具有抗高温的能力，能够增强油基钻井液的乳液稳定性，且选择性清除油基钻井液中的纳微米劣质固相。

技术领域

本发明涉及油基钻井液固相处理技术领域，具体来讲，涉及一种油基钻井液用絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

在钻井过程中，高温高密度油基钻井液长时间使用后，劣质固相含量逐渐升高，且难以通过传统固控设备清除，大量的劣质固相造成钻井液性能恶化，制约油基钻井液的重复使用率甚至导致油基钻井液报废。由于高温高密度油基钻井液成本高昂，若能清除劣质固相、提高其使用率不仅将大幅节约钻井成本，还能减少废弃油基钻井液的处理工作，十分利于环保。

聚合物絮凝剂是可使液体中分散的溶质、胶体或者悬浮物颗粒形成絮凝物的高分子聚合物。钻井液聚合物絮凝剂能够通过吸附、架桥等机理絮凝劣质固相，将其粒径变大从而通过固控设备去除，是常用技术。

然而，目前钻井液聚合物絮凝剂基本都用于水基钻井液，不能够处理油基钻井液，且由于聚合物的抗温性较差更无法应用于高温高密度油基钻井液。例如，于2016年7月20日公开的名称为一种废弃水基钻井液用絮凝剂及其制备方法、公开号为CN 105777962 A的专利申请文献记载了一种废弃水基钻井液用絮凝剂是由按重量份计2～10份的片状纳米A1OOH、20～30份二甲基二烯丙基氯化铵、10份小阳离子在引发剂作用下共聚而成，片状纳米A1OOH 首先分散在三乙醇溶液中，然后再加入单体溶液中进行聚合反应。该絮凝剂处理后的废弃水基钻井液絮体密实，沉淀速度快，分离得到的液体污染物少，但不能处理油基钻井液。于2019年5月17日公开的名称为一种钻井液用高分子聚合物包被絮凝剂及其制备方法、公开号为CN 109762093 A的专利申请文献记载了一种钻井液用高分子聚合物乳液型包被絮凝剂由丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠、硅烷偶联剂经乳液聚合而成；其制备方法是先将丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠、硅烷偶联剂及乳化剂在氮气保护下搅拌得到乳化液，再在乳化液中滴加引发剂进行聚合反应。该专利文献虽然解决了现有液体乳液型包被絮凝剂不稳定、易分层变质、抗盐能力差的问题，但抗温性较差，无法应用于高温钻井液。

更重要的是，絮凝剂几乎都通过改变钻井液中组分间原本的相互作用发挥絮凝功能，常对钻井液稳定性造成影响。而油基钻井液基于油包水乳液，稳定性天然较差，絮凝剂对其稳定性的影响更大，甚至会导致乳液破乳、钻井液分层等严重后果。显然，现有技术无法实现对高温高密度油基钻井液劣质固相的有效清除。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够选择性清除纳微米劣质固相而不清除有用固相，同时具有抗高温的能力，适用于高温高密度的油基钻井液用絮凝剂。又例如，本发明的目的之一还在于提供一种适合高温高密度的油基钻井液用絮凝剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种油基钻井液用絮凝剂，所述絮凝剂的结构通式为：

其中，R₁，R₂，R₃分别表示碳原子数为4～12的烷基，x表示聚合度。

在本发明的油基钻井液用絮凝剂的一个示例性实施例中，采用阳离子乙烯基苄基脂肪基氯化铵类单体作为聚合单体，在引发剂的作用下发生均聚反应，形成新的共价键相连的均聚产物，从而制备获得所述絮凝剂，其中，阳离子乙烯基苄基脂肪基氯化铵类单体的结构通式为：