CN104177542A - 钻井液用微乳液聚合强包被剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井液用微乳液聚合强包被剂及其制备方法。本发明的技术方案要点为：钻井液用微乳液聚合强包被剂，是由丙烯酸钾、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸经过自由基共聚而形成的分子量为1500万-2400万的共聚物，其结构是为：
Description
技术领域
本发明属于油田化学处理剂技术领域，具体涉及一种钻井液用微乳液聚合强包被剂及其制备方法。
背景技术
以丙烯酰胺、丙烯酸等为主要原料进行反相乳液聚合的产物在造纸、水处理、油气田压裂和原油开采等方面已经得到广泛应用。微乳液聚合物具有稳定性好，乳液胶束粒径小，分子量高且分布窄等优点，较传统工艺聚合物的有效利用率可提高35%以上。
目前，常规使用的钻井液包被抑制剂多以粉剂为主，相对分子量为3×106-5×106，生产能耗高，干燥困难，容易受潮、结块、凝结，长期存储产品分子量易下降。传统的粉剂包被抑制剂和絮凝剂在水基钻井液中分散困难，水溶性差，在钻井液体系中容易出现“鱼眼”状颗粒，利用率低，防塌抑制性不强。
公开号为CN1850938A的专利公开了一种钻井液用乳液聚合物，是由烧碱、丙烯酸溶液、2-甲基2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、白油、乳化剂司盘-80、司盘-60、吐温-80和引发剂溶液经过两步乳化、搅拌反应制备钻井液用乳液聚合物，该聚合工艺乳化不均匀，反应不彻底，聚合产物稳定性差，分子量低，聚合物使用烧碱聚合，产品中缺少吸附基团，在钻井液体系中对粘土吸附能力不足，抑制性差。
公开号为CN101235283A的专利公开了一种两性聚丙烯酰胺油田压裂稠化剂及其制备方法，以失水山梨醇脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚非离子乳化剂的复合物为乳化剂，丙烯酰胺，丙烯酸或甲基丙烯酸，甲基烷基烯丙基氯化铵，N，N-甲叉双丙烯酰胺为单体以及水、油、醇、过硫酸铵和乙二酸己二胺通过反相乳液体系聚合反应得到均匀稳定的反相乳液，该方法工艺复杂，制备步骤繁琐，原材料价格昂贵，不利于工业化生产。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足而提供了一种钻井液用微乳液聚合强包被剂及其制备方法，该制备方法中聚合效率高，聚合的产品性能稳定，应用方便，在油田钻井过程中被广泛使用，能够大幅度提高钻井液的抑制性和包被能力，形成性能稳定的钻井液体系。
本发明的技术方案为：钻井液用微乳液聚合强包被剂，其特征在于是由丙烯酸钾、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸经过自由基共聚而形成的分子量为1500万-2400万的共聚物，其结构是为：
，其中l:m:n=a:b:c，95≤a＜100，0＜b≤5，0＜c≤5。
本发明所述的钻井液用微乳液聚合强包被剂的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：（1）在反应容器中加入去离子水和氢氧化钾，开动搅拌使氢氧化钾完全溶解在去离子水中，冷却至40℃以下，在冷水浴中边搅拌边滴加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸至上述溶液中直至混合体系的pH=7-9，冷却至室温后加入丙烯酰胺和络合剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌混合均匀；（2）在乳化反应釜中加入白油和乳化剂司盘-80，开启高速搅拌器，乳化30min，通高纯氮气鼓泡20min，并持续高速搅拌，温度控制在40℃以下；（3）在氮气保护下将步骤（1）得到的反应产物加入到乳化反应釜中，高速搅拌60min，加入引发剂过氧化氢，放慢搅拌速度并将反应釜的温度升至65-68℃反应60min；（4）待反应完成后，温度降至室温停止通氮气，放料即制得钻井液用微乳液聚合强包被剂。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明是采用新技术以乳液形式聚合而成，分子量可达1500万-2400万，产品分子量分布窄，大大增强产品的包被、抑制作用。分子中含有铵、钾离子和吸附性离子基团，增加了对粘土的吸附力，防塌效果优异。产品中引入磺酸盐基团，提高了钻井液的抗温、抗盐能力。现场溶解速度快，可直接加入钻井液中，且无漂浮结块的现象，利用率达100%，使钻井液能得到及时维护，且产品无毒、无荧光，可适用于探井及对环保要求较高钻探环境，是水基钻井液的理想包被剂。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）在反应器中，加入去离子水和60kg氢氧化钾，开动搅拌，待氢氧化钾完全溶解，冷却至40℃以下后，在冷水浴中边搅拌边滴加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸至上述溶液中直至pH=7-9，冷至室温后，加入180kg丙烯酰胺和20kg络合剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌混合均匀；（2）在乳化反应釜中加入200kg白油和10kg乳化剂司盘-80，开启高速搅拌器，乳化30min，通高纯氮气鼓泡20min，并持续高速搅拌，温度控制在40℃以下；（3）在氮气保护下将步骤（1）中的反应产物加入乳化反应釜中，高速搅拌60min，加入8g引发剂过氧化氢，放慢搅拌速度，并开始缓慢升高反应釜温度至65-68℃；（4）反应60min待反应完成后，温度降至室温停止通氮气，放料即制得钻井液用微乳液聚合强包被剂。
实施例2
（1）在反应器中，加入去离子水和80kg氢氧化钾，开动搅拌，待氢氧化钾完全溶解，冷却至40℃以下后，在冷水浴中边搅拌边滴加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸至上述溶液中直至pH=7-9，冷至室温后，加入200kg丙烯酰胺和20kg络合剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌混合均匀；（2）在乳化反应釜中加入300kg白油和20kg乳化剂司盘-80，开启高速搅拌器，乳化30min，通高纯氮气鼓泡20min，并持续高速搅拌，温度控制在40℃以下；（3）在氮气保护下将步骤（1）中的反应产物加入乳化反应釜中，高速搅拌60min，加入10g引发剂过氧化氢，放慢搅拌速度，并开始缓慢升高反应釜温度至65-68℃；（4）反应60min待反应完成后，温度降至室温停止通氮气，放料即制得钻井液用微乳液聚合强包被剂。
实施例3
（1）在反应器中，加入去离子水和100kg氢氧化钾，开动搅拌，待氢氧化钾完全溶解，冷却至40℃以下后，在冷水浴中边搅拌边滴加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸至上述溶液中直至pH=7-9，冷至室温后，加入240kg丙烯酰胺和20kg络合剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌混合均匀；（2）在乳化反应釜中加入350kg白油和20kg乳化剂司盘-80，开启高速搅拌器，乳化30min，通高纯氮气鼓泡20min，并持续高速搅拌，温度控制在40℃以下；（3）在氮气保护下将步骤（1）中的反应产物加入乳化反应釜中，高速搅拌60min，加入15g引发剂过氧化氢，放慢搅拌速度，并开始缓慢升高反应釜温度至65-68℃；（4）反应60min待反应完成后，温度降至室温停止通氮气，放料即制得钻井液用微乳液聚合强包被剂。。
实施例4
（1）在反应器中，加入去离子水和180kg氢氧化钾，开动搅拌，待氢氧化钾完全溶解，冷却至40℃以下后，在冷水浴中边搅拌边滴加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸至上述溶液中直至pH=7-9，冷至室温后，加入280kg丙烯酰胺和40kg络合剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌混合均匀；（2）在乳化反应釜中加入400kg白油和30kg乳化剂司盘-80，开启高速搅拌器，乳化30min，通高纯氮气鼓泡20min，并持续高速搅拌，温度控制在40℃以下；（3）在氮气保护下将步骤（1）中的反应产物加入乳化反应釜中，高速搅拌60min，加入18g引发剂过氧化氢，放慢搅拌速度，并开始缓慢升高反应釜温度至65-68℃；（4）反应60min待反应完成后，温度降至室温停止通氮气，放料即制得钻井液用微乳液聚合强包被剂。
实施例1-4所制的钻井液用微乳液聚合强包被剂各项性能指标如表1所示。
表1 钻井液用微乳液聚合强包被剂各项性能指标
| 实施例 | Mn(×107) | 1%水溶液（mPa·s） |
| 1 | 1.78 | 27 |
| 2 | 1.82 | 30 |
| 3 | 2.06 | 36 |
| 4 | 2.24 | 39 |
表2 加入钻井液用微乳液聚合强包被剂的淡水钻井液基浆的各项指标
所述淡水钻井液基浆为：400ml蒸馏水+0.8g无水碳酸钠+20.0g二级膨润土。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (2)
1.钻井液用微乳液聚合强包被剂，其特征在于是由丙烯酸钾、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸经过自由基共聚而形成的分子量为1500万-2400万的共聚物，其结构式为：
，其中l:m:n=a:b:c，95≤a＜100，0＜b≤5，0＜c≤5。
2.一种权利要求1所述的钻井液用微乳液聚合强包被剂的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：（1）在反应容器中加入去离子水和氢氧化钾，开动搅拌使氢氧化钾完全溶解在去离子水中，冷却至40℃以下，在冷水浴中边搅拌边滴加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸至上述溶液中直至混合体系的pH=7-9，冷却至室温后加入丙烯酰胺和络合剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌混合均匀；（2）在乳化反应釜中加入白油和乳化剂司盘-80，开启高速搅拌器，乳化30min，通高纯氮气鼓泡20min，并持续高速搅拌，温度控制在40℃以下；（3）在氮气保护下将步骤（1）得到的反应产物加入到乳化反应釜中，高速搅拌60min，加入引发剂过氧化氢，放慢搅拌速度并将反应釜的温度升至65-68℃反应60min；（4）待反应完成后，温度降至室温停止通氮气，放料即制得钻井液用微乳液聚合强包被剂。
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