CN102585090A

CN102585090A - 一种降滤失剂的制备方法

Info

Publication number: CN102585090A
Application number: CN2011100044114A
Authority: CN
Inventors: 马礼俊; 姚杰; 王忠交; 关红伟; 赵善波
Original assignee: HENAN JINMA PETROLEUM TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: HENAN JINMA PETROLEUM TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明提供了一种降滤失剂的制备方法，包括：将苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺混合在水中，得到第一溶液；将表面活性剂混合在油溶性溶剂中混合得到第二溶液；将所述第一溶液加入到所述第二溶液中，并向所述第二溶液中加入引发剂的水溶液发生共聚反应得到降滤失剂。过程简单容易控制，使用反相微乳液聚合方法聚合速度快，得到的降滤失剂稳定、粒子细小且分布均匀、长时间储存不分层。且产品具有很好的耐温，耐盐性能。

Description

一种降滤失剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚合物合成领域，尤其涉及一种降滤失剂的制备方法。

背景技术

在石油勘探或钻井作业中，钻头在巨大的压力和摩擦力作用下极易损坏，所以要在钻井作业中使用钻井液来保护钻头，但是钻井液在压力下会渗滤到地层土壤中造成流失，这个过程通常称为“失水”。大量的失水进入土壤不仅会诱导井眼失稳问题，而且会对油气层产生损害，目前解决这一问题的方法就是在钻井液中添加降滤失剂，降滤失剂可以全方位地堵塞钻井液与土壤形成的泥饼中的毛细孔道，使其光滑而致密；增加泥饼负电荷密度使其形成强有力的极化水层；降滤失剂分子吸附于粘土晶体颗粒侧面与其形成桥联缩小毛细孔径；改善泥饼毛细孔道的湿润性，所以降滤失剂可以提高钻井液的降失水能力。

目前广泛使用的降滤失剂均使用水溶液聚合法或反相乳液聚合法，以水溶液聚合法为例，将水溶性原料溶解在水中形成水溶液，直接与油溶性单体进行聚合，由于界面接触不完全，反应效率低，而且水溶液聚合的反应热散发不均匀，造成水溶液中局部过热现象，局部过热会使聚合物发生交联，粘度增加，无法作为降滤失剂使用；而反相乳液聚合法是将水溶性原料溶解在水溶液中然后通过乳化剂的分散在非极性液体中，形成油包水型的乳液，这样避免了聚合过程中的局部过热，但是使用反响乳液聚合方法制备的降滤失剂不稳定，长时间放置或剧烈的外界条件变化均会使降滤失剂分层而降低性能。

为此要开发一种新的降滤失剂来解决分层问题。反相微乳液是近两年来研究的热点，其具有各向同性、产物相对分子质量高、聚合快速、稳定、粒子细小且分布均匀、长时间储存不分层等优点被广泛应用于粘合剂、涂料、污水处理等行业。本发明人考虑使用反相微乳液法制备一种降滤失剂来提高降滤失剂的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种降滤失剂的制备方法，使制备的降滤失剂粒径均匀、不分层并具有良好的耐温、耐盐能力。

本发明提供了一种降滤失剂的制备方法，包括：

将苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺混合在水中，得到第一溶液；

将表面活性剂混合在油溶性溶剂中混合得到第二溶液；

将所述第一溶液加入到所述第二溶液中，并向所述第二溶液中加入引发剂的水溶液发生共聚反应得到降滤失剂。

优选的，制备降滤失剂的原料按重量份数计为：

1～5份苯乙烯磺酸钠；

1～5份丙烯酸；

1～5份丙烯酰胺；

2～20份水；

5～10份表面活性剂；

0.5～1.5份引发剂；

80～90份油溶性溶剂。

优选的，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween)和失水山梨醇脂肪酸酯(Span)按质量比为2～4∶6～8混合得到的复合表面活性剂。

优选的，所述油溶性溶剂为环己烷。

优选的，所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃的混合物。

优选的，所述(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃按摩尔比为9～11∶6～8。

优选的，所述(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃按摩尔比为10∶7。

优选的，所述第一溶液的浓度为20wt％

优选的，共聚反应具体为：

将所述第一溶液加入到第二溶液中搅拌同时加热到40～60℃；加入引发剂水溶液，反应2～4h，得到水溶性聚合物；

将所述水溶性聚合物纯化、过滤后得到降滤失剂。

优选的，共聚反应的温度为40～60℃。

本发明提供了一种降滤失剂的制备方法，将苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺混合在水中，得到第一溶液；将表面活性剂混合在油溶性溶剂中混合得到第二溶液；将所述第一溶液加入到所述第二溶液中，并向所述第二溶液中加入引发剂的水溶液发生共聚反应得到降滤失剂。本发明提供的降滤失剂的制备方法，过程简单容易控制，使用反相微乳液聚合方法聚合速度快，得到的降滤失剂稳定、粒子细小且分布均匀、长时间储存不分层。

附图说明

图1本发明实施例1制备的降滤失剂的FTIR红外光谱图；

图2不加聚合物淡水基浆滤饼的SEM图；

图3淡水基浆+0.1wt％降滤失剂滤饼的SEM图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种降滤失剂的制备方法，包括：

将表面活性剂混合在油溶性溶剂中混合得到第二溶液；

按照本发明，制备降滤失剂的原料按重量分数计为1～5份苯乙烯磺酸钠；1～5份丙烯酸；1～5份丙烯酰胺；2～20份水；5～10份表面活性剂；0.5～1.5份引发剂；80～90份油溶性溶剂。将所述苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺与水按照重量份数混合，得到质量浓度优选为20wt％的透明溶液，即第一溶液。

为了制备反相微乳液，一般使用2种或2种以上的表面活性剂，在不同的表面活性剂的作用下，单体在油相中形成微液滴，微液滴具有较大的比表面积，与表面活性剂复合形成的复合胶束相互竞争，微液滴直径为10～100nm而复合胶束直径为10nm；两者之间相互竞争吸取自由基，液滴成核与胶束成核共存，聚合成乳胶粒后，未成核的微液滴中的单体不断通过油性溶剂扩散，供应已形成的乳胶粒继续聚合，微液滴很快消失，微液滴消失后，油性溶剂中仍增溶有很多单体，仍能胶束成核，继续聚合，未成核的胶束就为乳胶粒提供保护所需的乳化剂，最终形成热力学稳定的乳胶，因为乳胶粒较小，所以聚合后的乳液为透明液体。

按照本发明，所述表面活性剂为按质量优选为2～4∶6～8的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween)和失水山梨醇脂肪酸酯(Span)混合制备的表面活性剂，更优选为Tween80和Span80。所述表面活性剂的油水平衡值HLB优选为7～8，且为油包水型表面活性剂。将所述表面活性剂与油性溶剂按所述重量份数混合，得到第二溶液。其中所述油性溶剂优选为环己烷。

将所述第一溶液加入所述第二溶液中，均匀混合，得到反相微乳液，至不分层，将所述反相微乳液在30～40℃下恒温加热，然后向所述反相微乳液中加入引发剂反应2～4h，得到水性聚合物。按照本发明，所述恒温加热优选使用水浴或油浴，本发明优选使用恒温水浴磁力搅拌锅；所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃的混合物，所述混合物中，(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃按摩尔比优选为9～11∶6～8，更优选为10∶7，所述引发剂以水溶液形式加入到体系中，所述引发剂水溶液的质量浓度为0.1％～2％。将所述水性聚合物在50℃下恒温干燥，得到白色固体状的降滤失剂。

按照本发明，所述降滤失剂研磨成粒径为200～300目的粉末放置在干燥的环境中备用。将本发明提供的降滤失剂与不同的泥浆混合，检测本发明降滤失剂的降粘降失水实验。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述。

实施例1

将200ml环己烷，15.6g表面活性剂分别加入到装有冷凝管、搅拌子和恒压滴液漏斗的三口烧杯中，搅拌均匀。所述表面活性剂由Span80与Tween80按质量比为7∶3配制，其HLB＝7.5。

将苯乙烯磺酸钠3g、丙烯酸6g及丙烯酰胺14g混合均匀后置于于烧杯中，再往烧杯中加入蒸馏水8.2g配制成总浓度为20％的透明溶液。

将所述透明溶液加入到三口烧瓶中与环己烷和表面活性剂形成反相微乳液，将所述反相微乳液放入到恒温水浴磁力搅拌锅中升温至50℃，然后将质量浓度为1％的引发剂的水溶液滴加到微乳液中，反应3h，反应温度为50℃，经反相微乳液共聚合成水溶性聚合物。所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃的混合物，(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃按摩尔为10∶7。

最后将合成的水溶性聚合物用乙醇沉淀并除去残存的表面活性剂，放入干燥器中于50℃恒温干燥24h，得到白色块状固体，即为本发明方法制备的降滤失剂。图1为本发明制备的降滤失剂的FTIR红外光谱图。从图1可以看出：3381cm^-1，1658cm^-1出现酰胺基的特征吸收峰，其中1658cm^-1为酰胺基中C＝O键的伸缩振动峰，3381cm^-1为N-H的伸缩振动峰；2922cm^-1和2854cm^-1处出现亚甲基的反对称和对称伸缩振动吸收峰；1170cm^-1出现磺酸基的特征吸收蜂；1731cm^-1出现丙烯酸中羧酸特征吸收峰；1658cm^-1强特征吸收峰覆盖了苯环骨架部分特征吸收峰，只在1448cm^-1出现一个较强的苯环骨架特征吸收峰，酰胺基在3381cm^-1处的强特征吸收峰覆盖了苯环中＝C-H伸缩振动峰。通过红外光谱图分析，说明所合成的水溶性聚合物中含有酰胺基、磺酸基、羧酸等基团，表明所合成的产物为目标产物。

实施例2

在1000ml水中加入60g钙膨润土和5gNa₂CO₃，高速搅拌20min，于室温下放置养护24h，得到淡水基浆。

将实施例1制备的降滤失剂与淡水基浆按重量比为0.1∶100混合得到混合基浆。图3为本实施例制备的混合基浆的SEM图，与图2比较，添加了降滤失剂的混合基浆结构致密，孔隙缩小，说明本实施例制备的降滤失剂能够有效的提高基浆的抗失水能力。

实施例3

将实施例1制备的降滤失剂与淡水基浆按重量比为0.1∶100混合得到混合基浆。将所述混合基浆使用六速旋转粘度测试仪测定，测试标准按照GB/T 19783-1997执行，并使用失水量测定仪测定所述混合基浆进行失水量检测。检测结果如表1中实施例3所示。

实施例4

在6％的钙膨润土基浆中加入1.14g/L的CaCl₂、10.73g/LMgCl₂·6H₂O和26.55g/LNaCl高速搅拌20min，于室温下放置养护24h，得到海水基浆。

将实施例1制备的降滤失剂与海水基浆按重量比为1.2∶100混合得到混合基浆，将所述混合基浆使用六速旋转粘度测试仪测定，测试标准按照GB/T19783-1997执行，并使用失水量测定仪测定所述混合基浆进行失水量检测。检测结果如表1中实施例4所示。

实施例5

在1000mL 4％的钠膨润土基浆中加NaCl至饱和，速搅拌20min，于室温下放置养护24h，得到饱和盐水基浆。

将实施例1制备的降滤失剂与饱和盐水基浆按重量比为1.8∶100混合得到混合基浆，将所述混合基浆使用六速旋转粘度测试仪测定，测试标准按照GB/T19783-1997执行，并使用失水量测定仪测定所述混合基浆进行失水量检测。检测结果如表1中实施例5所示。

对比例1

将没有添加降滤失剂的淡水基浆按照实施例2的方法进行检测，检测结果如表1中对比例1所示。

对比例2

将没有添加降滤失剂的海水基浆按照实施例3的方法进行检测，检测结果如表1中对比例2所示。

对比例3

将没有添加降滤失剂的饱和盐水基浆按照实施例4的方法进行检测，检测结果如表1中对比例3所示。

表1 聚合物对不同类型泥浆钻井液常规性能的影响

通过表1中数据可以看出，本发明提供的降滤失剂在不同基浆中均能够起到降粘，降失水的作用。

以上对本发明提供的一种降滤失剂的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括：

将表面活性剂混合在油溶性溶剂中混合得到第二溶液；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备降滤失剂的原料按重量份数计为：

1～5份苯乙烯磺酸钠；

1～5份丙烯酸；

1～5份丙烯酰胺；

2～20份水；

5～10份表面活性剂；

0.5～1.5份引发剂；

80～90份油溶性溶剂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween)和失水山梨醇脂肪酸酯(Span)按质量比为2～4∶6～8混合得到的复合表面活性剂。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油溶性溶剂为环己烷。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃的混合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃按摩尔比为9～11∶6～8。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述(NH₄)₂S₂O₈与NaHSO₃按摩尔比为10∶7。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液的浓度为20wt％

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，共聚反应具体为：

将所述水溶性聚合物纯化、过滤后得到降滤失剂。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，共聚反应的温度为40～60℃。