CN103113524B - 一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法，包括以下步骤：将乳化剂失水山梨醇油酸酯加入白油中，搅拌溶解并通氮得油相；将氢氧化钾溶解在水中，加入2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酰胺、乙烯基单体、阳离子单体、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、乙二胺四乙酸二钠盐、淀粉，搅拌得水相；将水相加入油相中，充分乳化，调节pH值，通氮，加入引发剂和还原剂，氮气保护下，搅拌升温、保温、降温、放料，过滤即得钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。本产品作为钻井液处理剂，具有良好的降滤失、增粘、调流型、抑制黏土和钻屑的水化分散能力，可改善滤饼质量，提高钻井液润滑性，降低钻井液处理费用，适用于各种类型的水基钻井液。

Description

一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法，属于水溶性高分子材料制备技术领域。

技术背景：

淀粉改性产品价格低廉、来源丰富，是一种重要的油田化学品。作为钻井液处理剂，因其具有较强的抗盐性可作为饱和盐水钻井液的降滤失剂，但其抗温能力差，井底温度高时易发酵，仅适用于130℃以下，限制了其推广，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）、丙烯酸等多元共聚物虽具有较好的抗温性，但成本较高，不利于推广。而淀粉接枝共聚物兼具淀粉的抗盐性能和聚合物产品的抗温性，且成本低，符合钻井液处理剂发展的需要，因此钻井液用淀粉接枝共聚物的研究逐渐增加。《精细石油化工进展》2003年第2期公开了一种AM/AA-淀粉接枝共聚物降滤失剂，作为钻井液处理剂具有较好的降滤失、抗温、抗盐和抗钙、镁污染能力。《山东科学》2008年第3期公开了一种AM/AN/AA/淀粉四元接枝共聚物处理剂，在淡水钻井液、饱和盐水钻井液和复合盐水钻井液中均具有优良的降滤失作用和较好的耐温(抗温≥150℃)、抗盐(抗NaCl至饱和)和抗钙(≥20%)离子污染的能力，并对泥页岩具有较强的抑制包被性。

但已经公开的成果中淀粉接枝共聚物降滤失剂均为粉剂，由于粉状处理剂使用时直接加入钻井液中，不仅不能均匀加入，且溶解速度慢，如果溶解时间大于钻井液循环周期，没有溶解或溶胀的聚合物颗粒，会从振动筛筛出，甚至糊筛，因此在使用时必须先配成质量分数0.5%～2%的胶液，在配胶液时，不仅增加工作量，且会使产品剪切降解，不仅使用不方便，还会影响产品使用效果。

发明内容：

本发明的目的是为了充分利用来源丰富的淀粉资源，发挥丙烯酰胺、AMPS聚合物的耐温抗盐能力，提供了一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法。

一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法，包括以下步骤，其中各原料的量可以同比例进行调整：

（1）将11.0～14.7克的乳化剂失水山梨醇油酸酯加入120～170毫升白油中，搅拌溶解并通氮10～15min得到油相；

（2）将4.25～7.15克的氢氧化钾溶解在140～160毫升水中，然后慢慢加入15～25克的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加入35～65克丙烯酰胺、5～10克乙烯基单体、5～10克阳离子单体、1.85～3.70克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.005～0.015克乙二胺四乙酸二钠盐、10～30克淀粉，搅拌均匀后得水相；

（3）将步骤（2）所得的水相慢慢加入步骤（1）所得的油相中，充分乳化后，用质量分数40%氢氧化钾或氢氧化钠水溶液调节pH值至8～10，通氮10～15min后，加入0.075～0.45克引发剂和0.075～0.225克还原剂，在氮气保护下，搅拌升温至35～45℃，在此温度下保温反应2～4小时，然后再将温度升至50～70℃，保温反应1.5～5小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。

所述的乙烯基单体是乙烯基吡咯烷酮、乙烯基甲酰胺或乙烯基咪唑。

所述的阳离子单体是甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵。

所述的引发剂是过硫酸铵或过硫酸钾。

所述的还原剂是亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠。

本发明的有益效果是：

（1）由于本发明分子中既含有阴离子、非离子基团，又含有阳离子基团，产品不仅具有较强抗温抗盐和高价金属离子能力，且具有较好的防塌抑制能力，乳液中油相及乳化剂还可以提高钻井液的润滑性。

（2）本发明不仅具有良好的降滤失、增粘、调流型、抑制黏土和钻屑的水化分散能力，而且可以改善滤饼质量，提高钻井液润滑性，有利于降低钻井液的处理费用，适用于各种类型的水基钻井液。

（3）本发明以乳液形式，在钻井液中分散溶解速度快（小于5分钟），作用效果好，用量小，稳定性好，使用方便。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

将11克失水山梨醇油酸酯加入120毫升白油中，搅拌溶解并通氮10min得到油相。将4.25克氢氧化钾溶解在140毫升的水中，然后慢慢加入15克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加65克丙烯酰胺、5克乙烯基吡咯烷酮、5克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、1.85克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.0075克乙二胺四乙酸二钠盐、10克淀粉，搅拌均匀后得水相。将水相慢慢加入油相中，充分乳化后，用质量分数40%的氢氧化钾水溶液调节pH值至8，通氮12min后，加入0.075克引发剂过硫酸铵和0.075克还原剂亚硫酸氢钠（提前溶解于适量的水中），在氮气保护下，搅拌升温至45℃，在此温度下保温反应2小时，然后再将温度升至50℃，保温反应1.5小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。

实施例2

将14.7克失水山梨醇油酸酯加入170毫升白油中，搅拌溶解并通氮15min得到油相。将7.15克氢氧化钾溶解在160毫升的水中，然后慢慢加入25克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加35克丙烯酰胺、5克乙烯基甲酰胺、5克丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3.7克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.015克乙二胺四乙酸二钠盐、30克淀粉，搅拌均匀后得水相。将水相慢慢加入油相中，充分乳化后，用质量分数40%的氢氧化钾水溶液调节pH值至10，通氮10min后，加入0.45克引发剂过硫酸铵和0.225克还原剂亚硫酸氢钠（提前溶解于适量的水中），在氮气保护下，搅拌升温至35℃，在此温度下保温反应4小时，然后再将温度升至70℃，保温反应5小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。

实施例3

将13.75克失水山梨醇油酸酯加入160毫升白油中，搅拌溶解并通氮14min得到油相。将5.68克氢氧化钾溶解在160毫升的水中，然后慢慢加入20克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加40克丙烯酰胺、10克乙烯基咪唑、5克二甲基二烯丙基氯化铵、2.75克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.005克乙二胺四乙酸二钠盐、25克淀粉，搅拌均匀后得水相。将水相慢慢加入油相中，充分乳化后，用质量分数40%的氢氧化钠水溶液调节pH值至9，通氮15min后，加入0.35克引发剂过硫酸钾和0.175克还原剂硫代硫酸钠（提前溶解于适量的水中），在氮气保护下，搅拌升温至40℃，在此温度下保温反应3.5小时，然后再将温度升至65℃，保温反应4小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。

实施例4

将12.8克失水山梨醇油酸酯加入150毫升白油中，搅拌溶解并通氮13min得到油相。将5.68克氢氧化钾溶解在140毫升的水中，然后慢慢加入20克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加45克丙烯酰胺、5克乙烯基吡咯烷酮、10克二甲基二烯丙基氯化铵、2.75克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.0085克乙二胺四乙酸二钠盐、20克淀粉，搅拌均匀后得水相。将水相慢慢加入油相中，充分乳化后，用质量分数40%的氢氧化钾水溶液调节pH值至8.5，通氮11min后，加入0.25克引发剂过硫酸铵和0.125克还原剂焦亚硫酸钠（提前溶解于适量的水中），在氮气保护下，搅拌升温至45℃，在此温度下保温反应3小时，然后再将温度升至60℃，保温反应5小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。

实施例5

将13.75克失水山梨醇油酸酯加入170毫升白油中，搅拌溶解并通氮12min得到油相。将5.68克氢氧化钾溶解在140毫升的水中，然后慢慢加入20克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加50克丙烯酰胺、10克乙烯基吡咯烷酮、10克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2.75克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.015克乙二胺四乙酸二钠盐、15克淀粉，搅拌均匀后得水相。将水相慢慢加入油相中，充分乳化后，用质量分数40%的氢氧化钾水溶液调节pH值至9，通氮13min后，加入0.15克引发剂过硫酸铵和0.075克还原剂亚硫酸钠（提前溶解于适量的水中），在氮气保护下，搅拌升温至45℃，在此温度下保温反应3小时，然后再将温度升至55℃，保温反应3小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液。

Claims (1)

1.一种钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液的制备方法，其特征是：包括以下步骤，其中各原料的量可以同比例进行调整：

（1）将11.0~14.7克的乳化剂失水山梨醇油酸酯加入120~170毫升白油中，搅拌溶解并通氮10~15min得到油相；

（2）将4.25~7.15克的氢氧化钾溶解在140~160毫升水中，然后慢慢加入15~25克的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，待其加完后降温至室温，在搅拌下加入35~65克丙烯酰胺、5~10克乙烯基单体、5~10克阳离子单体、1.85~3.70克聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、0.005~0.015克乙二胺四乙酸二钠盐、10~30克淀粉，搅拌均匀后得水相；

（3）将步骤（2）所得的水相慢慢加入步骤（1）所得的油相中，充分乳化后，用质量分数40%氢氧化钾或氢氧化钠水溶液调节pH值至8~10，通氮10~15min后，加入0.075~0.45克引发剂和0.075~0.225克还原剂，在氮气保护下，搅拌升温至35~45℃，在此温度下保温反应2~4小时，然后再将温度升至50~70℃，保温反应1.5~5小时，降温、放料，过滤即得到钻井液用淀粉接枝共聚物反相乳液；

所述的乙烯基单体是乙烯基吡咯烷酮、乙烯基甲酰胺或乙烯基咪唑；

所述的阳离子单体是甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵；

所述的引发剂是过硫酸铵或过硫酸钾；

所述的还原剂是亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠。