CN101818051B - Am/dmdaac/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法 - Google Patents

Am/dmdaac/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于石油天然气钻井液中的AM/DMDAAC/环糊精聚合物降滤失剂及制备方法。它能解决井底高温条件失水增加，造成井壁不稳定等技术问题。其技术方案是：该滤失剂由丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和环糊精三种单体组成；制备方法是，先在烯丙基环糊精水溶液中，加入丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，三者摩尔比依次为69.2-84.2∶30-15∶0.8；然后依次加入螯合剂、氧化剂、还原剂；最后混合均匀后充氮气20-40min除氧，在30-50℃下反应6-8h，得AM/DMDAAC/环糊精聚合物降滤失剂。该聚合物的制备方法简便可行，反应条件温和；该聚合物在钻井液中具有降滤失效果好、抗温达250℃以上、用于石油天然气钻井液中。

Description

AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种在石油天然气行业钻井液中使用的AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法。
背景技术
油气井钻井过程中的油层伤害问题是石油工业上的一个重要问题。为了克服钻井过程中油层伤害问题，石油工业在钻井过程中采用各种降滤失剂(严思明，廖丽，龙学莉.淀粉接枝共聚物抗温降滤失剂SALS室内研究，油田化学，2009，26(2)118-120)。但是，当钻井液在井底高温条件下，导致降滤失剂性能减弱。本发明提供了可在高温条件下使用的钻井液降滤失剂，解决井底高温条件失水大幅度增加，造成钻井液粘度增加或固化，导致井壁不稳定等技术问题。
发明内容
本发明的目的是：为了解决油气井井底高温条件失水大幅度增加，导致井壁不稳定，特提供一种AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂及制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂，由丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和烯丙基环糊精三种单体聚合而得，其结构式如下：
Figure GSB00000843282500011
其中X的摩尔百分比为0.8％、Y的摩尔百分比为15-30％，
Figure GSB00000843282500012
符号表示环糊精结构单元。
从红外分析谱图上可以看出：3423.06cm-1是酰胺基(-CONH2)中N-H键的伸缩振动峰，3423.06cm-1是烯丙基环糊精分子中羟基的O-H伸缩振动吸收峰，1170.00cm-1是烯丙基环糊精中C-0-C的伸缩振动峰，965.00cm-1处为季铵基(-(CH2)N(CH3)2Cl)的伸缩振动吸收峰。扫描电镜图谱分析，该聚合物的表面呈典型的高分子凝胶网络结构，这是由于烯丙基环糊精上多个羟基被取代，同时与其他单体发生共聚反应，从而形成网络结构，还有可能发生分子间或分子内缔合，凝胶之间相互交联，从而形成包含烯丙基环糊精空腔的立体网状结构。这种结构有利于聚合物在钻井液中成膜，从而提高钻井液抗温性和减少降滤失。
AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂的制备方法包括以下步骤：
先在50mL浓度为0.01g/mL烯丙基环糊精水溶液中，加入浓度为0.5g/mL的丙烯酰胺(AM)5.2-7.4mL和浓度为0.5g/mL的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)2.6-5.2mL，AM、DMDAAC与烯丙基环糊精三者摩尔比依次为69.2-84.2∶30-15∶0.8；然后再依次加入浓度为0.5g/mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)螯合剂1mL、浓度为0.5g/mL的过硫酸钾氧化剂1mL和浓度为1.0g/mL亚硫酸氢钠还原剂0.5mL；混和均匀后充氮气20-40min除氧，再在30-50℃下反应6-8h，得AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂的制备方法简便可行，反应条件温和；该方法制备的聚合物能够与钻井液中的表面活性剂等物质有机结合，形成超分子包合物膜，在250℃温度下老化24h后室温评价均能显示优异的降滤失效果。
附图说明
附图1为本发明AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物红外分析谱图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步说明。
实例1 AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂的制备方法
将配制好的浓度为0.01g/mL烯丙基环糊精水溶液50mL加入到150mL烧杯中，再加入浓度为0.5g/mL丙烯酰胺(AM)水溶液7mL、浓度为0.5g/mL二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)水溶液3mL。然后再依次加入浓度为0.5g/mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)螯合剂1mL、浓度为0.5g/mL的过硫酸钾氧化剂1mL和浓度为1.0g/mL亚硫酸氢钠还原剂0.5mL。在磁力搅拌器上充分搅拌混和均匀后充氮气40min除氧，45℃下反应7h，得透明的胶状AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物。
按GB12005.1-89所述标准测定AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物的特性粘数，再根据GB/T12005.10-92标准测定聚合物的分子量，测得AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物的分子量为M＝2.33×106。
实例2A M/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物的降滤失效果
为了评价AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物在较高温度下的降滤失效果，首先按照GB/T16783-1997国家标准配制基浆。即在高速搅拌的300mL无离子水中，加入0.6g无水碳酸钠、12g膨润土和9g评价土，继续搅拌30min后密闭静置24h，得淡水基浆。同样，在高速搅拌的300mL无离子水中，加入0.9g无水碳酸钠、18g膨润土和30g评价土和90g氯化钠，继续搅拌30min后密闭静置24h，得饱和盐水基浆。
表1为AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物的降滤失效果。从表1可以看出，本发明的聚合物在淡水和饱和盐水钻井液基浆中具有很好的抗温、抗盐和降滤失效果。
表1AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物老化后的室温降滤失效果
Figure GSB00000843282500031

Claims (2)

1.一种AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂，其特征在于：AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂包含丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和烯丙基环糊精三种结构单元，其结构式如下：
Figure FSB00000843282400011
其中X的摩尔百分比为0.8％、Y的摩尔百分比为15-30％，
Figure FSB00000843282400012
符号表示环糊精结构单元。
2.如权利要求1所述的聚合物降滤失剂的制备方法，其特征在于：先在50mL浓度为0.01g/mL烯丙基环糊精水溶液中，加入浓度为0.5g/mL的丙烯酰胺(AM)5.2-7.4mL和浓度为0.5g/mL的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)2.6-5.2mL，AM、DMDAAC与烯丙基环糊精三者摩尔比依次为69.2-84.2∶30-15∶0.8；然后再依次加入浓度为0.5g/mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)螯合剂1mL、浓度为0.5g/mL的过硫酸钾氧化剂1mL和浓度为1.0g/mL亚硫酸氢钠还原剂0.5mL；最后混和均匀后充氮气20-40min除氧，再在30-50℃下反应6-8h，得AM/DMDAAC/烯丙基环糊精聚合物降滤失剂。
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