CN102382245B

CN102382245B - 一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102382245B
Application number: CN 201110229372
Authority: CN
Inventors: 夏小春; 耿铁; 赵志强; 苗海龙; 郭磊; 易勇
Original assignee: China Oilfield Services Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Current assignee: China Oilfield Services Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2031-08-11
Also published as: CN102382245A

Abstract

本发明涉及一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂，其特征在于所述降滤失剂由25-85mol％的第一单体、10-35mol％的第二单体和1-40mol％的第三单体共聚而成，其中所述第一单体是具有磺酸基的烯烃单体及其盐；所述第二单体是具有氰基的烯烃单体；所述第三单体是具有侧链环状取代基的烯烃单体或丙烯酰胺及其衍生物的单体。本发明还涉及一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂的制备方法及其用途。

Description

一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂及其制备方法，且尤其涉及一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂及其制备方法。

背景技术

随着石油勘探开发技术的不断发展，钻探深井和超深井的井次越来越多，井底温度也越来越高。温度的升高使钻井液的粘度、切力升高，触变性增强，流动性变差，滤失量增大，泥饼增厚。因此钻探高温高压井对钻井液添加剂的耐温性能提出了更高的要求。

钻井液用降滤失剂是钻井液中重要的添加剂之一，它对井壁稳定、保护油气层起着很重要的作用。在钻井过程中，钻井液的滤液侵入地层会引起泥页岩水化膨胀，严重时导致井壁不稳定和各种井下复杂情况，钻遇产层时还会造成油气层损害。加入降滤失剂的目的，就是要通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，尽可能降低钻井液的滤失量。

目前使用的降滤失剂有：改性纤维素类(例如中海油田服务股份有限公司生产聚阴离子纤维素PF-PAC SL^TM)；改性淀粉类(例如中海油田服务股份有限公司生产的阳离子淀粉类降滤失剂PF-FLO CAT^TM)；树脂类(例如中海油田服务股份有限公司生产的褐煤树脂PF-TEMP^TM和酚醛树脂PF-SMP^TM)；以及聚合物类，包括人工合成聚合物类(例如中海油田服务股份有限公司生产的乙烯单体共聚物类降滤失剂PF-THERM^TM)和聚合物下脚料改性产品(例如中海油田服务股份有限公司生产的降滤失剂聚丙烯腈盐PF-NPAN^TM)。纤维素类和淀粉类降滤失剂的抗温性能差，其中纤维素类降滤失剂使用温度一般低于140-150℃，淀粉类降滤失剂使用温度一般低于120℃；褐煤树脂和酚醛树脂类降滤失剂虽然能抗一定的高温，但是抗盐性差；聚丙烯腈类降滤失剂也能抗一定的高温(一般低于180℃)和抗盐的能力，但是抗钙能力较弱。

人工合成聚合物类降滤失剂通过在聚合物分子结构中引入抗温单体，抗温能力能得到极大地提高。大量文献报道了一系列人工合成的聚合物类降滤失剂的合成方法及其在钻井液中的应用效果。

王中华等合成了系列AMPS多元共聚物降滤失剂，包括：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)共聚物、丙烯酰胺(AM)/丙烯酸(AA)/二烯丙基二甲基氯化铵(DADAAC)共聚物、丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酸(AA)/2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基三甲基氯化铵(HNOPTA)共聚物、丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/甲基丙烯酸(MAA)/二烯丙基二甲基氯化铵(DADAAC)共聚物、丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/甲基丙烯酸(MAA)共聚物、丙烯酰胺(AM)/甲基丙烯酰胺(MAM)/丙烯酸(AA)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚物、丙烯酰胺(AM)/甲基丙烯酸(MAA)/二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)共聚物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)/二乙基丙烯酰胺(DEAM)共聚物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)/二甲基丙烯酰胺(DMAM)共聚物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)/醋酸乙烯酯(VAC)共聚物。(王中华，钻井液化学品设计与新产品开发[M].西北大学出版社，2006-11-1)

中国专利200910017000.1公开了一种钻井液用抗高温防塌降滤失剂及其制备方法。由丙烯酰胺单体、丙烯酸单体、阳离子单体、交联剂和引发剂为原料制得。制备方法为：将丙烯酰胺、阳离子单体和交联剂加入水中，搅拌均匀；加入中和度为50-80wt％丙烯酸溶液和引发剂，所得混合溶液雾化成100微米以下的液滴，使之分散在50-70℃的油相介质中聚合反应3～5小时。

中国专利20091020694.4公开了一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂是一种由烯基磺酸、烯基酰胺、烯基烷酮和烯基季铵盐反应生成的共聚物，其分子中含有800-1800个结构单元，粘均分子量为500,000-1200,000。这种聚合物类降滤失剂在钻井液中抗温达245℃以上，对钻井液的护胶性能好，改善滤饼质量，在淡水、淡水加重以及盐水等钻井液中均具有良好的降滤失效果，同时能抑制粘土水化分散、具有良好的流变性。

中国专利200910060168.1公开一种钻井液用抗高温两性离子聚合物类降滤失剂及其制备方法。是以丙烯酰胺(AM)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化按(DMDAAC)、苯乙烯磺酸钠(SSS)四种单体为原料，其摩尔比AM∶AMPS∶DMDAAC∶SSS为(9-11)∶(3-4)∶(0.5-1.5)∶(1.0-1.5)，加入引发剂过硫酸按-亚硫酸氢钠，采用溶液聚合法共聚而合成。

中国专利200910311206.5公开抗高温抗盐钻井液降滤失剂制备方法。制备方法为：a、将乙烯基单体溶解在水中，调节pH值到5.5-8；b、在上述溶液中加入引发剂和柠檬酸铝，搅拌混合均匀；c、将混合溶液在40-100℃下反应1-4小时；其中引发剂为乙烯基单体质量的0.01-0.1％，柠檬酸铝为乙烯基单体质量的1-3％。通过添加了柠檬酸铝溶液，使各种乙烯基单体共聚的同时，柠檬酸铝与乙烯基单体上的官能团的配位络合反应也在进行。所述乙烯基单体为：丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA)。

上述人工合成的聚合物类降滤失剂虽然具备一定的抗温和抗盐能力，但是存在以下缺点之一或以下多个缺点。包括：水溶解性不好；加有人工合成的聚合物类降滤失剂的钻井液热滚前后粘度和切力变化较大，不容易维护；在某些钻井液体系中的配伍性不好；抗温能力达不到180℃-200℃以上。

因此，需要一种改进的抗高温聚合物类降滤失剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂。

本发明的另一个目的是提供一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂的制备方法。

本发明的又一个目的是钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂用于钻探高温深井使用的水基钻井液中的用途。

本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂，其特征在于所述降滤失剂由25-85mol％的第一单体、10-35mol％的第二单体和1-40mol％的第三单体共聚而成，其中所述第一单体是具有磺酸基的烯烃单体及其盐；所述第二单体是具有氰基的烯烃单体；所述第三单体是具有侧链环状取代基的烯烃单体或丙烯酰胺及其衍生物的单体。

优选地，本发明的所述降滤失剂由48-64mol％的第一单体、25-35mol％的第二单体和1-27mol％的第三单体共聚而成。

更优选地，本发明的所述降滤失剂由54-64mol％的第一单体、30-35mol％的第二单体和1-16mol％的第三单体共聚而成。

优选地，所述第一单体选自乙烯磺酸(VS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)及其盐；所述第二单体选自丙烯腈(AN)、丁烯腈(BN)；所述第三单体选自丙烯酰吗啉(ACMO)、甲基丙烯酰吗啉(MACMO)、乙基丙烯酰吗啉(EACMO)、乙烯基丁内酰胺(VBA)、乙烯基戊内酰胺(VPA)、乙烯基己内酰胺(VHA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰胺(MAM)、二甲基丙烯酰胺(DMAM)、乙基丙烯酰胺(EAM)和二乙基丙烯酰胺(BEAM)。

其中所述第一单体选自乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其锂盐、钠盐、钾盐和铵盐。

所述的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂的重均分子量为20-500万，优选50-200万。聚合物的分子量可通过改变反应温度、引发剂添加量等反应条件控制。反应温度越高，聚合产物的分子量越低；引发剂的添加量越大，聚合产物的分子量越小。

钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂的制备方法可采取水溶液聚合、乳液聚合或者悬浮聚合法。

溶液聚合法包括下述步骤：在反应器中将与第一单体等摩尔量的碱性水溶液与第一单体混合，然后加入第二单体和第三单体，使得单体总质量与水质量比为10-60∶40-90，用碱调节pH值至6.5-7.5，加热物料至反应温度，加入引发剂水溶液引发反应，反应结束后冷却物料，出料干燥，粉碎得细颗粒状产品。

乳液聚合法包括下述步骤：在反应器中将同第一单体等摩尔量的碱性水溶液与第一单体混合，然后加入第二单体和第三单体，使得单体总质量与水质量比为10-60∶40-90，得单体水溶液；用碱溶液调节单体水溶液的pH值至6.5-7.5，然后移出反应器；将油相和乳化剂加入所述反应器中，搅拌溶解并加热至反应温度，接着加入调节好pH的所述单体水溶液，然后加入引发剂水溶液引发反应，反应结束后冷却出料，得胶乳状产物。胶乳可直接使用，也可用已知的加入有机溶剂沉析法将聚合物沉析出来，干燥后粉碎得粉末状聚合物产物。

悬浮聚合法包括下述步骤：在反应器中将同第一单体等摩尔量的碱性水溶液与第一单体混合，然后加入第二单体和第三单体，使得单体总质量与水质量比为10-60∶40-90，得单体水溶液。用碱溶液调节单体水溶液的pH值至6.5-7.5，然后移出反应器；将油相和分散剂加入所述反应器中，搅拌溶解并加热至反应温度，接着加入调节好pH的所述单体水溶液，然后加入引发剂水溶液引发反应，反应结束后冷却出料。反应产物采取已知的固液分离方法(例如过滤、抽滤、离心等)得到固相，干燥后粉碎得粉末状聚合物产物。

聚合反应温度为30℃-75℃，聚合反应时间为0.5-6h，碱性水溶液为选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵的碱加水制备的。优选地，聚合反应温度为50℃-70℃，聚合反应时间为2-4h，碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

引发剂为氧化体系或者氧化-还原体系。所用氧化剂包括：过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈。所用还原剂包括：亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠。当使用氧化-还原体系时，氧化剂和还原剂的质量比为(1-2)∶(2-1)。引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为(0.1-10)∶100。引发剂添加量为单体总质量的0.01-0.5％。

油相为煤油、柴油、白油、正己烷、正庚烷、苯、甲苯、二甲苯。优选地，油相为煤油、白油、正庚烷、正己烷。油相与单体水溶液的质量比为0.5-10∶1

乳液聚合的乳化剂为HLB＝1-7的非离子表面活性剂与HLB＝10-16的非离子表面活性剂的复合表面活性剂且所述复合表面活性剂的HLB＝3-7。HLB＝1-7的非离子表面活性剂选自司班85、司班65、司班80、司班60和司班40。HLB＝10-16的非离子表面活性剂选自吐温85、吐温80、吐温60和吐温40。乳化剂质量与油相质量比为0.02-0.15∶1。

悬浮聚合的分散剂为HLB＝1.8-7的表面活性剂或这些表面活性剂的二元复合表面活性剂，所述二元复合表面活性剂的HLB＝3-6；表面活性剂选自司班85、司班65、司班80、司班60和司班40；分散剂质量与油相质量比为0.01-0.1∶1。

聚合反应可在空气或惰性气体气氛下反应。惰性气体选自氮气、氩气和氦气。在空气气氛下反应，由于空气中的氧具有捕集自由基能力，阻碍聚合反应进行，或延长聚合反应诱导期。因此空气气氛反应需要更高的反应温度或添加量更大的引发剂。优选地，聚合反应在氮气气氛下反应。

本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂通过向分子结构中引入抗高温的氰基取代基和环状取代基，显著地提高了聚合物类降滤失剂的抗温性能，可用于150℃-240℃的温度；通过调节聚合物的分子量，达到调节钻井液体系的流变性的能力。

本发明的降滤失剂可以用于多种油田常用的抗高温钻井液体系中，例如甲酸盐钻井液体系、三磺钻井液体系和聚-磺钻井液体系。在油田现场使用时，可向泥浆池中加入0.1％～2.0％(w/v)(基于泥浆总体积)的呈干粉形式的降滤失剂或呈10～30％(w/w)的聚合物胶液形式的降滤失剂。

本发明的降滤失剂抗温能力强，可适用于高达240℃的温度；水溶解性好；调节钻井液体系流变性能强，容易维护；具有抗高浓度氯化钠和高浓度氯化钙能力，可抗饱和氯化钠盐水和25％(w/v)以上的氯化钙盐水。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明，以下实施例中采用的物质，除了注明的之外，其余均为市售。

实施例1-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

将7.97g NaOH加入装有90g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入41.30g AMPS，搅拌溶解。然后加入5.85g AN和6.70g VBA，搅拌使之溶解，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5。向反应瓶中通入氮气，同时加热物料温度至65℃。称取0.081g亚硫酸氢钠和过硫酸铵分别溶解于5mL水中，依次加入反应瓶引发反应。反应放热，物料温度最高升至79℃，然后物料温度回落，维持物料温度70℃以上反应2h，出料得聚合物凝胶。将所得产物经剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。测得该聚合物颗粒的重均分子量为102万。

实施例2-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

将11.23g NaOH加入装有90g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入58.18g AMPS，搅拌溶解。然后加入8.34g AN和0.15g VBA，搅拌使之溶解，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5。向反应瓶中通入氮气，同时加热物料温度至55℃。称取0.1g亚硫酸氢钠和过硫酸铵分别溶解于5mL水中，依次加入反应瓶引发反应。反应放热，物料温度最高升至78℃，然后物料温度回落，维持物料温度70℃以上反应2h，出料得聚合物凝胶。将所得产物经剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。测得该聚合物颗粒的重均分子量为89万。

实施例3-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

同实施例1，只是将氢氧化钠替换为11.16g氢氧化钾，用10％(w/w)KOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5，其它步骤相同。

实施例4-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

同实施例2，只是将氢氧化钠替换为15.72g氢氧化钾，用10％(w/w)KOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5，其它步骤相同。

实施例5-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

同实施例1，只是反应温度为70℃，其它步骤相同。加入引发剂后物料最高温度为99℃。

实施例6-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

同实施例2，只是反应温度为70℃，其它步骤相同。加入引发剂后物料最高温度为97℃。

实施例7-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

同实施例1，只是反应时间为3h。

实施例8-水溶液聚合制备AMPS/AN/VBA共聚物

同实施例1，只是反应时间为4h。

实施例9-水溶液聚合制备AMPS/AN/VHA共聚物

将10.38g NaOH加入装有90g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入53.77g AMPS，搅拌溶解。然后加入6.88g AN和6.02g VHA，搅拌使之溶解，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5。向反应瓶通入氮气，同时加热物料温度至55℃。称取0.067g亚硫酸氢钠和过硫酸铵分别溶解于5mL水中，依次加入反应瓶引发反应。反应放热，物料温度最高升至69℃，维持物料温度70℃反应2h，出料得聚合物凝胶。将所得产物经剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。

实施例10-水溶液聚合制备AMPS/AN/ACMO共聚物

将10.36g NaOH加入装有90g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入53.70g AMPS，搅拌溶解。然后加入6.87g AN和6.10g ACMO，搅拌使之溶解，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5。向反应瓶通入氮气，同时加热物料温度至55℃。称取0.067g亚硫酸氢钠和过硫酸铵分别溶解于5mL水中，依次加入反应瓶引发反应。反应放热，物料温度最高升至70℃，维持物料温度70℃反应2h，出料得聚合物凝胶。将所得产物经剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。

实施例11-水溶液聚合制备AMPS/AN/DMAM共聚物

将9.18g NaOH加入装有90g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入47.54g AMPS，搅拌溶解。然后加入6.34g AN和12.79g DMAM，搅拌使之溶解，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5。向反应瓶通入氮气，同时加热物料温度至85℃。称取0.067g过硫酸铵分别溶解于5mL水中，依次加入反应瓶引发反应。反应放热，物料温度最高升至102℃，然后回落，维持物料温度70℃继续反应2h，出料得聚合物凝胶。将所得产物经剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。

实施例12-水溶液聚合制备AMPS/AN/DMAM共聚物

将10.61g NaOH加入装有90g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入54.99g AMPS，搅拌溶解。然后加入8.50g AN和3.17g DMAM，搅拌使之溶解，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5。向反应瓶通入氮气，同时加热物料温度至65℃。称取0.1g亚硫酸氢钠和过硫酸铵分别溶解于5mL水中，依次加入反应瓶引发反应。反应放热，物料温度最高升至89℃，维持物料温度70℃继续反应2h，出料得聚合物凝胶。将所得产物经剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。

实施例13-乳液聚合制备AMPS/AN/DMAM共聚物

将6.19g NaOH加入装有40g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入32.09g AMPS，搅拌溶解。然后加入4.28g AN和8.63g DMAM，搅拌使之溶解，得单体水溶液，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH至6.5-7.5，转移至加料漏斗中备用。向反应瓶中加入90g煤油、5.18g司班80和2.02g吐温80，搅拌溶解，加入调节好pH的单体水溶液，然后向反应瓶通入氮气，并加热物料温度至50℃。称取0.052g亚硫酸氢钠和0.029g过硫酸铵分别溶解于2.5mL水中，依次加入反应瓶引发反应，继续反应4h，出料得聚合物胶乳。

实施例14-乳液聚合制备AMPS/AN/DMAM共聚物

同实施例13。向制备的胶乳中加入100g无水乙醇，有白色聚合物絮状物析出，干燥粉碎等白色聚合物粉末。

实施例15-悬浮聚合制备AMPS/AN/DMAM共聚物

将6.19g NaOH加入装有40g水的反应瓶中，搅拌溶解。冷却至温度低于40℃，在搅拌条件下加入32.09g AMPS，搅拌溶解。然后加入4.28g AN和8.63g DMAM，搅拌使之溶解，得单体水溶液，并用10％(w/w)NaOH溶液调节溶液的pH调至6.5-7.5，转移至加料漏斗中备用。向反应瓶中加入112.5g环己烷、2.70g司班60，搅拌溶解，然后向反应瓶通入氮气，并加热物料温度至50℃。将调节好pH的单体水溶液自加料漏斗滴加入反应瓶，然后称取0.052g亚硫酸氢钠和0.029g过硫酸铵分别溶解于2.5mL水中，依次加入反应瓶引发反应，继续反应4h，出料抽滤，得聚合物凝胶，剪切造粒，于105℃下烘干粉碎，得白色粉末状聚合物颗粒。

性能评价：

1.降滤失性能评价

采用GB/T 16783.1-2006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分水基钻井液来评价抗温性及降滤失效果。

基浆配制：于浆杯中称取350g蒸馏水、35g英国评价土和1g碳酸氢钠，高搅20min，室温养护24h，即得基浆。

实验浆配制及测试：于基浆中加入3.5g实施例1-15制备的样品，高搅20min，将实验浆装入高温老化罐，在200℃温度条件下热滚老化16h，取出冷却至室温，测其API滤失量及HTHP滤失量(200℃，3450KPa)。

表1滤失量测试结果

注1：PF-THERM^TM为中海油田服务股份有限公司提供产品，DrisTemp为进口抗温降滤失剂。

注2：基浆中加入12.9g胶乳。

由表1数据可知，本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂在评价土基浆中200℃热滚老化16h后体现出较好的降滤失效果，可将评价土浆的API滤失量自47mL降至9.6-18.8mL，HTHP滤失量(200℃，3450KPa)降至30mL左右，远远优于国内同类产品性能，稍优于国外同类产品性能。

2.流变性能评价

采用GB/T 16783.1-2006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分水基钻井液来评价流变性。

基浆配制：于浆杯中称取350g蒸馏水、21g钠膨润土，高搅20min，室温养护24h，即得基浆。

实验浆配制及测试：于基浆中加入3.5g评价样品，高搅20min，室温养护4h后，高搅5min后，用六速流变仪测试其流变性，然后将实验浆装入高温老化罐，在200℃温度条件下热滚老化16h，取出冷却至室温，测其流变性。

表2流变性测试结果

注1：DrisTemp为进口抗温降滤失剂。

由表2数据可知，本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂加入膨润土基浆后，能增加其表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)和动切力(YP)，200℃热滚老化16h后，其表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)和动切力(YP)均有所下降，下降率分别为40％、9％和69％。而加有Dristemp膨润土基浆的表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)和动切力(YP)于200℃热滚老化16h前后下降率分别为72％、50％和90％。同Dristemp相比，本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂体现出较好的抗高温流变性。

3.抗氯化钠盐水性能评价

采用GB/T 16783.1-2006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分水基钻井液来测试API滤失量。

盐水基浆配制方法：于5个浆杯中分别称取350g蒸馏水、21g钠膨润土，高搅20min，然后分别加入14g、42g、70g、98g、126g，高搅20min，室温养护24h，即得含氯化钠分别为4％、12％、20％、28％、36％(过饱和)的基浆5份。

实验浆配制及测试：于5份基浆中分别加入3.5g实施例1样品，高搅20min，然后将实验浆装入高温老化罐，在180℃温度条件下热滚老化16h，取出冷却至室温，测其API滤失量。并做空白含盐水基浆180℃温度条件下热滚老化16h后的API滤失量。

表3氯化钠盐水浆API滤失量测试结果

氯化钠加量	4％	12％	20％	28％	36％
						基浆	76	120	138	130	123
基浆+1％实施例1样品	18	30	36	35	45
						API滤失量降低率	76％	75％	74％	73％	63％

由表3数据可知，本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂加入含饱和氯化钠盐水的膨润土基浆后，能显著地降低其API滤失量，API滤失量降低率达到63％，这说明本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂能抗饱和盐水。

4.抗氯化钙盐水性能评价

盐水基浆配制方法：于7个浆杯中分别称取350g蒸馏水、21g钠膨润土，高搅20min，然后分别加入14g、42g、70g、98g、126g，高搅20min，室温养护24h，即得含氯化钠分别为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％的基浆7份。

实验浆配制及测试：于7份基浆中分别加入3.5g实施例1样品，高搅20min，然后将实验浆装入高温老化罐，在180℃温度条件下热滚老化16h，取出冷却至室温，测其API滤失量。并做空白含盐水基浆180℃温度条件下热滚老化16h后的API滤失量。

表4氯化钙盐水浆API滤失量测试结果

氯化钠加量	5％	10％	15％	20％	25％	30％	35％
								基浆	125	110	105	107	108	96	93
基浆+1％实施例1样	40	39.5	41	41	43	58	57
								API滤失量降低率	68％	64％	61％	62％	60％	40％	39％

由表4数据可知，本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂加入含不同浓度氯化钙盐水的膨润土基浆后，能显著地降低其API滤失量。当氯化钙加量小于25％时，其降低API滤失量率为60％～68％；当氯化钙加量大于25％时，其降低API滤失量率为40％左右。这说明本发明的钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂能抗含量大于25％的氯化钙盐水。

本发明可用其它的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方式都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种钻井液用抗高温聚合物类降滤失剂，其特征在于所述降滤失剂由25-85mol%的第一单体、10-35mol%的第二单体和1-40mol%的第三单体共聚而成，其中所述第一单体是具有磺酸基的烯烃单体及其盐；所述第二单体是具有氰基的烯烃单体；所述第三单体是具有侧链环状取代基的烯烃单体或丙烯酰胺衍生物的单体；所述第一单体选自乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其盐；所述第二单体选自丙烯腈、丁烯腈；所述第三单体选自丙烯酰吗啉、甲基丙烯酰吗啉、乙基丙烯酰吗啉、乙烯基丁内酰胺、乙烯基戊内酰胺、乙烯基己内酰胺、乙烯基庚内酰胺、二甲基丙烯酰胺、乙基丙烯酰胺和二乙基丙烯酰胺。

2.如权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂由48-64mol%的第一单体、25-35mol%的第二单体和1-27mol%的第三单体共聚而成。

3.如权利要求2所述的降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂由54-64mol%的第一单体、30-35mol%的第二单体和1-16mol%的第三单体共聚而成。

4.如权利要求1、2或3所述的降滤失剂，其重均分子量为20-500万。

5.如权利要求4所述的降滤失剂，其特征在于，所述重均分子量为50-200万。

6.一种制备如权利要求1所述的降滤失剂的方法，所述方法包括下述步骤：

在反应器中将与第一单体等摩尔量的碱性水溶液与第一单体混合，然后加入第二单体和第三单体，使得单体总质量与水质量比为10-60:40-90，用碱调节pH值至6.5-7.5，加热物料至反应温度，加入引发剂水溶液引发反应，反应结束后冷却物料，出料干燥，粉碎得细颗粒状产品。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述引发剂为氧化剂，选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵；其中所述引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为（0.1-10）：100，且所述引发剂的添加量为单体总质量的0.01-0.5%；或者，所述引发剂为氧化剂-还原剂体系，所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠；氧化剂和还原剂的质量比为1-2:2-1，其中所述引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为（0.1-10）：100，且所述引发剂的添加量为所述单体总质量的0.01-0.5%。

8.一种制备如权利要求1所述的降滤失剂的方法，所述方法包括下述步骤：

在反应器中将同第一单体等摩尔量的碱性水溶液与第一单体混合，然后加入第二单体和第三单体，使得单体总质量与水质量比为10-60:40-90，得单体水溶液；用碱溶液调节单体水溶液的pH值至6.5-7.5，然后移出反应器；将油相和乳化剂加入所述反应器中，搅拌溶解并加热至反应温度，接着加入调节好pH的所述单体水溶液，然后加入引发剂水溶液引发反应，反应结束后冷却出料。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述引发剂为氧化剂，选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵；其中所述引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为（0.1-10）：100，且所述引发剂的添加量为单体总质量的0.01-0.5%；或者，所述引发剂为氧化剂-还原剂体系，所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠；氧化剂和还原剂的质量比为1-2:2-1，其中所述引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为（0.1-10）：100，且所述引发剂的添加量为所述单体总质量的0.01-0.5%。

10.如权利要求8所述的方法，其中所述油相选自煤油、柴油、白油、正己烷、正庚烷、苯、甲苯和二甲苯；所述油相与所述单体水溶液的质量比为0.5-10:1。

11.如权利要求8所述的方法，其中所述乳化剂为HLB=1-7的非离子表面活性剂与HLB=10-16的非离子表面活性剂的复合表面活性剂且所述复合表面活性剂的HLB=3-7；其中所述HLB=1-7的非离子表面活性剂选自司班85、司班65、司班80、司班60和司班40；所述HLB=10-16的非离子表面活性剂选自吐温85、吐温80、吐温60和吐温40；其中所述乳化剂质量与所述油相质量比为0.02-0.15:1。

12.一种制备如权利要求1所述的降滤失剂的方法，所述方法包括下述步骤：

在反应器中将同第一单体等摩尔量的碱性水溶液与第一单体混合，然后加入第二单体和第三单体，使得单体总质量与水质量比为10-60：40-90，得单体水溶液；用碱溶液调节单体水溶液的pH值至6.5-7.5，然后移出反应器；将油相和分散剂加入所述反应器中，搅拌溶解并加热至反应温度，接着加入调节好pH的所述单体水溶液，然后加入引发剂水溶液引发反应，反应结束后冷却出料。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述引发剂为氧化剂，选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵；其中所述引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为（0.1-10）：100，且所述引发剂的添加量为单体总质量的0.01-0.5%；或者，所述引发剂为氧化剂-还原剂体系，所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠；氧化剂和还原剂的质量比为1-2:2-1，其中所述引发剂水溶液中引发剂与水的质量比为（0.1-10）：100，且所述引发剂的添加量为所述单体总质量的0.01-0.5%。

14.如权利要求12所述的方法，其中所述油相选自煤油、柴油、白油、正己烷、正庚烷、苯、甲苯和二甲苯；所述油相与所述单体水溶液的质量比为0.5-10:1。

15.如权利要求12所述的方法，其中所述分散剂为HLB=1.8-7的表面活性剂，或这些表面活性剂的二元复合表面活性剂，所述二元复合表面活性剂的HLB=3-6；所述表面活性剂选自司班85、司班65、司班80、司班60和司班40；所述分散剂质量与所述油相质量比为0.01-0.15:1。

16.权利要求1所述的降滤失剂用于钻探高温深井使用的水基钻井液中。