CN107759729A - 一种钻井液用耐温耐盐增黏剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井液用耐温耐盐增黏制备方法及应用。增黏剂是由包括以下组分的原料聚合而得:以各组分总重为100%计:丙烯酰胺30wt%~50wt%;N‑乙烯基吡咯烷酮25wt%~35wt%;反应性4‑乙烯基‑1‑(3‑磺丙基)吡啶内嗡盐单体25wt%~35wt%;氯化钠;引发剂所述引发剂为氧化剂、还原剂和2,2‑偶氮二(2‑咪基丙基)二盐酸盐的混合物。本发明制备的增黏剂溶液黏度保持良好,并且经高温老化后,溶液黏度变化不大,表明本发明提供的增黏剂具有良好的耐温耐盐性能,可应用为高温高盐地质条件下石油钻井作业流体的增黏剂。
Description
技术领域
本发明涉及钻井领域,进一步地说,是涉及一种钻井液用耐温耐盐增黏剂、制备方法及应用。
背景技术
近年来,随着我国石油勘探开发范围的不断扩展,深部地层油气资源的勘探开发日益活跃,深井、超深井施工数量不断增多。深井、超深井施工普遍面临的技术难题是在高温(≥160℃)、高矿化度(Na+、Ca2+、Mg2+等离子含量高)的地层环境下,现有钻井液增黏剂如部分水解聚丙烯酰胺PHPA、聚丙烯酰胺钾盐KPAM、丙烯腈共聚物PAC-141、高粘度羧甲基纤维素CMCHV、羟乙基纤维素HEC、生物聚合物XC等性能急剧弱化,导致钻井液综合性能变差,流变性难以控制,难以继续保障钻井施工的安全、顺利实施。因此,有必要研制一种具有良好耐温耐盐性能的钻井液增黏剂以满足现场施工的需求。
在耐温耐盐钻井液增黏剂研制方面,国内外技术研究人员进行了积极有益的探索,例如,中国发明专利201010593450.8公开了一种钻井液用抗高温增黏剂及其制备方法,该专利公布的增黏剂是一种淀粉和瓜尔胶的环氧化物改性物,制备的增黏剂在淡水钻井液中抗温150℃,在海水钻井液中抗温130℃,但这样的产品性能指标尚不能达到井温160℃以上的应用要求。此外中国发明专利201110184384.3公开了一种磺化改性聚丙烯酰胺增黏剂及其制备方法并在专利说明书中说明该产品具有良好的增黏及调节流型的能力,能在高温、高盐、高钙镁离子等苛刻条件下保持钻井液的黏度。由于该专利说明书只提供了产品的制备方法而未提供产品的具体性能评价数据,因此实际发明效果尚未可知。美 国发明专利US7651980B2公开了一种由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及N-乙烯基吡咯烷酮组成的三元共聚物及其制备方法和应用,该共聚物作为钻井液增黏剂时耐温最高可达260℃,但仅限于淡水钻井液的情况,并未涉及在钻井液中钠盐、钙盐含量较高时的增黏效果评价。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题,本发明提供了一种钻井液用耐温耐盐增黏剂、制备方法及应用。本发明的增黏剂分子结构中含有在高温条件下能抑制丙烯酰胺热降解的乙烯基吡咯烷酮结构单元,而且分子中也不存在高温下易降解的酯、醚等官能团,因此具有良好的耐温性能,其水溶液黏度在高温条件下能够长时间保持稳定。
本发明的目的之一是提供一种钻井液用耐温耐盐增黏剂。
所述增黏剂是由包括以下组分的原料聚合而得:
各组分按重量百分比计:
丙烯酰胺 30wt%~50wt%;
N-乙烯基吡咯烷酮 25wt%~35wt%;
反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体 25wt%~35wt%;
反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体的制备是按照公开文献(MonroyV.M.,Galin J.C.Polymer,1984,25:121-128)描述的技术方法进行制备的,首先称取一定数量经减压蒸馏的四乙烯基吡啶,加入到反应釜中,再缓慢向反应釜中加入所需的1,3-丙烷磺酸内酯,加入过程中控制反应釜内温度防止反应过于剧烈,加完1,3-丙烷磺酸内酯并搅拌至上述原料混合物形成均匀溶液以后,将反应釜温度加热至设定的反应温度并保温反应16-24小时,反应结束以后将反应物温度降至室温,过滤,留取过滤所得的固体物,用丙酮反复洗涤数遍,然后将所得固体粉末转移到真空干燥箱中于55℃以下干燥18-24小时,即得到本发明所述的反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体。
氯化钠;
氯化钠的用量为反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体重量的3~5%;
引发剂;
所述引发剂为氧化剂、还原剂和2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐的混合物;丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体总重为100%计,
氧化剂0.0008wt%~0.1wt%;
还原剂0.0004wt%~0.2wt%;
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐0.0006wt%~0.3wt%。
其中,优选:
氧化剂为0.001wt%~0.08wt%;
还原剂为0.0008wt%~0.008wt%;
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐为0.0008wt%~0.08wt%。
所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种;
所述还原剂为尿素、草酸中的一种。
本发明的目的之二是提供一种钻井液用耐温耐盐增黏剂的制备方法。
通过自由基聚合反应得到的,所采用的聚合方法是普通溶液聚合法;
丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体总重占反应起始溶液总重量的3wt%~50wt%;优选为10wt%~40wt%;更优选为20wt%~35wt%;
聚合反应起始溶液的pH值为8~12;优选为9~11;
聚合反应起始溶液的温度为0℃~80℃;优选为5℃~50℃;更优选为20℃~40℃
聚合反应的反应时间为0.5小时~24小时;优选为2小时~8小时;
具体包括以下步骤:
(1)边搅拌边加入所述用量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮及所述的4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体,使溶液中丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体的浓度为3wt%~50wt%,加入氯化钠,搅拌全部溶解;用30%NaOH调节溶液pH值至9~11。
(2)溶液温度为0℃~80℃,同时,搅拌下通入氮气30~60分钟,然后加入引发剂引发反应,反应0.5小时~24小时;
(3)反应结束后,降温、出料、切割、干燥、粉碎,得到粉末状的钻井液用耐温耐盐增黏剂。
本发明的目的之三是提供一种所述的增黏剂在钻井中的应用。
本发明具体可以通过以下技术方案来实现的:
本发明所述的一种耐温耐盐钻井液增黏剂,是由丙烯酰胺(单体A)、N-乙烯基吡咯烷酮(单体B)以及一种反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C)通过自由基聚合反应聚合而成的水溶性三元共聚物,A、B、C三种单体按加入单体重量百分比计如下,
(1)30%~50%的丙烯酰胺(单体A);
(2)25%~35%的N-乙烯基吡咯烷酮(单体B);
(3)25%~35%的反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C)。
上述三元共聚物的化学分子结构式:
所示的共聚物分子结构式,并不表明所述共聚物中的结构单元根据式中所示的顺序排列,只是表明共聚物的结构中含有上述三种结构单元,并不限于嵌段共聚物,还包括无规共聚物和交替共聚物。
所述的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮单体为市售工业化产品,所述的4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体为自制产品。所述的耐温耐盐钻井液增黏剂是通过自由基聚合反应得到的,所采用的聚合方法是普通溶液聚合法。所述的聚合反应加入单体的总量在反应起始溶液中含量为3%~50%(重量份数比),优选方案为10%~40%(重量),更优选方案为20%~35%(重量);所述聚合反应起始溶液的pH值为8~12,优选方案为9~11;所述聚合反应起始溶液的温度为0℃~80℃,优选方案为5℃~50℃,更优选方案为20℃~40℃;所述聚合反应的反应时间为0.5小时~24小时,优选方案为2小时~8小时。所述的聚合反应,按加入单体总重量的百分比加入多组分复合引发剂引发聚合,所用的引发剂为:氧化剂0.0008%~0.1%(重量),优选方案为0.001%~0.08%(重量);还原剂0.0004%~0.2%(重量),优选方案为0.0008%~0.008%(重量);2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐(V50)0.0006%~0.3%(重量),优选方案为0.0008%~0.08%(重量)。所述中使用的氧化剂可以是过硫酸钾、过硫酸铵、过 硫酸钠中的一种,所用的还原剂可以是尿素、草酸中的一种。
本发明所述的耐温耐盐钻井液增黏剂的制备方法包括以下步骤:
(1)反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体的制备:本单体是按照公开文献(Monroy V.M.,Galin J.C.Polymer,1984,25:121-128)描述的技术方法进行制备的,首先称取一定数量经减压蒸馏的四乙烯基吡啶,加入到反应釜中,再缓慢向反应釜中加入所需的1,3-丙烷磺酸内酯,加入过程中控制反应釜内温度防止反应过于剧烈,加完1,3-丙烷磺酸内酯并搅拌至上述原料混合物形成均匀溶液以后,将反应釜温度加热至设定的反应温度并保温反应16-24小时,反应结束以后将反应物温度降至室温,过滤,留取过滤所得的固体物,用丙酮反复洗涤数遍,然后将所得固体粉末转移到真空干燥箱中于55℃以下干燥18-24小时,即得到本发明所述的反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C)。
(2)向装备有搅拌器和控温器的反应釜中加入适量的去离子水,搅拌下加入所需重量的丙烯酰胺(单体A)、N-乙烯基吡咯烷酮(单体B)及所述的4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C),补加去离子水使溶液中单体总浓度为3%~50%(重量),加入单体C重量百分比3~5%的氯化钠,搅拌使单体和氯化钠全部溶解。用30%NaOH调节溶液pH值至9~11。
(3)启动控温装置,控制单体溶液温度为0℃~80℃,同时,搅拌下通入氮气30~60分钟,然后加入所需用量的引发剂引发反应,反应0.5小时~24小时。
(4)反应结束后,降温、出料、切割、干燥、粉碎,得到粉末状产品。
本发明制备的增黏剂是水溶性三元共聚物,主要应用为高温高盐环境下钻井液的增黏剂,还可应用为高温高盐环境下的完井液和修井液的增黏剂。具体的说,是将本发明的共聚物配制成一定浓度的水溶液应用于钻井液、完井液或修井液。该聚合物溶液在使用浓度和高温、高盐条件下显示出良好的黏度稳定性,适合应用于高温、高盐地质环境下钻井、完井、修井施工中涉及的工作流体。
本发明的增黏剂是水溶性共聚物,分子结构中含有在高温条件下能抑制丙 烯酰胺热降解的乙烯基吡咯烷酮结构单元,而且分子中也不存在高温下易降解的酯、醚等官能团,因此具有良好的耐温性能,其水溶液黏度在高温条件下能够长时间保持稳定。
此外,本发明提供的增黏剂的共聚物分子中还含有两性离子结构单元(单体C),与常规的以阴离子单体和阳离子单体共聚得到的两性离子聚合物不同,本发明的两性离子共存于同一单体的分子结构之中,聚合物是完全电中性的(即分子中阴离子和阳离子数目相等),避免了阴、阳离子单体共聚反应由单体竞聚率差异导致的产物中阴、阳离子比例难以调节的技术难题,共聚产物在高温、高盐、高钙镁离子等条件下其水溶液保持良好的表观黏度,在高温、高盐地质环境下的钻完井工作流体中具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步说明本发明。
本发明提供的水溶性共聚物分子结构中含有在高温条件下能抑制丙烯酰胺热降解的乙烯基吡咯烷酮结构单元,而且分子中也不存在高温下易降解的酯、醚等官能团,因此具有良好的耐温性能,其水溶液黏度在高温条件下能够长时间保持稳定。
此外,本发明提供的共聚物分子中还含有两性离子结构单元(单体C),与常规的以阴离子单体和阳离子单体共聚得到的两性离子聚合物不同,本发明的两性离子共存于同一单体的分子结构之中,聚合物是完全电中性的(即分子中阴离子和阳离子数目相等),避免了阴、阳离子单体共聚反应由单体竞聚率差异导致的产物中阴、阳离子比例难以调节的技术难题,共聚产物在高温、高盐、高钙镁离子等条件下其水溶液保持良好的表观黏度,在高温、高盐地质环境下的钻完井工作流体中具有良好的应用前景。
以下所述实施例详细对本发明进行说明,在这些实施例中,除另有说明外,各等份和百分比均以重量百分比计。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和 解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明实施例中聚合物水溶液的表观黏度的测量方法是利用青岛海通达专用仪器厂生产的ZNN-D6型电动六速旋转黏度计进行测量。
本发明实施例中聚合物耐温耐盐性能的评价方法如下:(1)首先配制含有不同钠及钙、镁离子浓度的水溶液,然后搅拌下向不同浓度的盐溶液加入本发明所述的共聚物,搅拌至共聚物全部溶解;(2)室温下采用ZNN-D6型电动六速旋转黏度计测定溶液表观黏度;测定结束后将聚合物溶液转移至青岛海通达专用仪器厂生产的XGRL-4A型高温滚子炉中,在不同温度下老化16小时,老化后至室温;(3)室温下测定经过老化处理的聚合物溶液的表观黏度,对比老化前、后聚合物溶液黏度的变化情况,以溶液黏度变化大小作为评价共聚物耐温耐盐性能的指标。
实施例1
反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体的制备:称取52.55kg经减压蒸馏的四乙烯基吡啶,加入到体积为1立方米的反应釜中,再缓慢向反应釜中加入67.15kg的1,3-丙烷磺酸内酯,加入过程中控制反应釜内温度不超过40℃,加完所需定量的1,3-丙烷磺酸内酯并搅拌至上述原料混合物形成均匀溶液以后,将反应釜温度加热至80℃并在此温度下反应24小时,反应结束以后将反应物温度降至室温,过滤,留取过滤所得的固体物,用丙酮洗涤3遍,然后将所得固体粉末转移到真空干燥箱中于50℃下干燥24小时,即得到本发明所述的反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C)。
实施例2
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入30g丙烯酰胺,35gN-乙烯基吡咯烷酮,和35g4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C),加入1.75g氯化钠,搅拌使单体和氯化钠全部溶解。然后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为11;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为20℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过 硫酸钾溶液5g,2wt%尿素溶液5g,0.3gV50,反应24小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状产品。
实施例3
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入30g丙烯酰胺,35gN-乙烯基吡咯烷酮,和35g4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C),加入1.5g氯化钠,搅拌使单体和氯化钠全部溶解。用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为12;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为20℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过硫酸钾溶液1g,2wt%尿素溶液1g,0.2gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状产品。
实施例4
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入40g丙烯酰胺,35gN-乙烯基吡咯烷酮,和25g4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C),加入1.25g氯化钠,搅拌使单体和氯化钠全部溶解。用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为10;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为20℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过硫酸钾溶液1.5g,2wt%尿素溶液1g,0.1gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状产品。
实施例5
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入40g丙烯酰胺,25gN-乙烯基吡咯烷酮,和35g4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C),加入1.05g氯化钠,搅拌使单体和氯化钠全部溶解。用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为8;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为20℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过硫酸钾溶液1g,2wt%尿素溶液2g,0.1gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状产品。
实施例6
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g份去离子水,搅拌下加入50g丙烯酰胺,25gN-乙烯基吡咯烷酮,和25g4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体(单体C),加入1.5g氯化钠,搅拌使单体和氯化钠全部溶解。用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为9;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为20℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过硫酸钾溶液3.5g,2wt%尿素溶液3.5g,0.25gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状产品。
比较例
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的聚合反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入25g丙烯酸,搅拌均匀后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为11;加入75g丙烯酰胺,搅拌均匀后用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为20℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过硫酸钾溶液5g,2wt%尿素溶液5g,0.5gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状产品。
实施例7
配制4份400ml复合盐水样品,分别编号为1#、2#、3#、4#,其中1#~4#复合盐水中氯化钙和氯化镁浓度均为3%,氯化钠浓度分别为5%、10%、15%、20%;另取一份400ml去离子水作为空白样(5#)。向上述复合盐水和空白样中分别加入3%(重量百分比)实施例及比较例中制备而成的聚合物,搅拌至聚合物全部溶解后得到聚合物溶液,按照国标GB/T16783.1-2006规定的方法在室温下用六速粘度计测定聚合物溶液的表观黏度,测定结果列于表1。
将聚合物溶液转移至青岛海通达专用仪器厂生产的XGRL-4A型高温滚子炉中,分别在不同温度下老化16小时,老化结束,待溶液温度降至室温后测定经老化处理的聚合物溶液的表观黏度,对比老化前、后聚合物溶液黏度的变化,以此作为衡量共聚物耐温耐盐性能的指标,测定结果列于表1。
表1 不同盐浓度下聚合物溶液180℃老化前、后表观粘度(mPa.s)
通过表1的数据可以看出,本发明制备的增黏剂在3%氯化钙、3%氯化镁及5%~20%氯化钠组成的高浓度复合盐水中溶液黏度保持良好,并且经高温老化后,溶液黏度变化不大,表明本发明提供的增黏剂具有良好的耐温耐盐性能,可应用为高温高盐地质条件下石油钻井作业流体的增黏剂。
Claims (8)
1.一种钻井液用耐温耐盐增黏剂,其特征在于所述增黏剂是由包括以下组分的原料聚合而得:
以各组分总重为100%计:
丙烯酰胺 30wt%~50wt%;
N-乙烯基吡咯烷酮 25wt%~35wt%;
反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体 25wt%~35wt%;
氯化钠
氯化钠的用量为反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体重量的3~5%;
引发剂
所述引发剂为氧化剂、还原剂和2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐的混合物;
以丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体总重为100%计,
氧化剂 0.0008wt%~0.1wt%;
还原剂 0.0004wt%~0.2wt%;
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐 0.0006wt%~0.3wt%。
2.如权利要求1所述的钻井液用耐温耐盐增黏剂,其特征在于:
氧化剂为0.001wt%~0.08wt%,
还原剂为0.0008wt%~0.008wt%,
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐为0.0008wt%~0.08wt%。
3.如权利要求1所述的钻井液用耐温耐盐增黏剂,其特征在于:
所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种;
所述还原剂为尿素、草酸中的一种。
4.一种如权利要求1~3之一所述的增黏剂的制备方法,其特征在于:
通过自由基聚合反应得到的,所采用的聚合方法是普通溶液聚合法;
丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体总重占反应起始溶液总重量的3wt%~50wt%;
聚合反应起始溶液的pH值为8~12;
聚合反应起始溶液的温度为0℃~80℃;
聚合反应的反应时间为0.5小时~24小时。
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:
丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体总重占反应起始溶液总重量的10wt%~40wt%;
聚合反应起始溶液的pH值为9~11;
聚合反应起始溶液的温度为5℃~50℃;
聚合反应的反应时间为2小时~8小时。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于:
丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和反应性4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体总重占反应起始溶液总重量的20wt%~35wt%;
聚合反应起始溶液的温度为20℃~40℃。
7.如权利要求4~6之一所述的制备方法,其特征在于所述方法包括:
(1)边搅拌边加入所述用量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮及所述的4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐单体,加入氯化钠,搅拌全部溶解;用NaOH调节溶液pH值至9~11;
(2)溶液温度为0℃~80℃,同时,搅拌下通入氮气30~60分钟,然后加入引发剂引发反应,反应0.5小时~24小时;
(3)反应结束后,降温、出料、切割、干燥、粉碎,得到粉末状的钻井液用耐温耐盐增黏剂。
8.一种如权利要求1~3之一所述的增黏剂在钻井中的应用。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111393570A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-10 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂及其制备方法与应用 |
CN114437689A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-06 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种封堵油藏大孔道的高强度双网络微纳米颗粒复合凝胶及其制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19930031A1 (de) * | 1999-06-30 | 2001-01-04 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | Terpolymere auf Basis von Sulfobetainen, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung als Verdickungsmittel für wäßrige Salzlösungen |
WO2010149253A1 (de) * | 2009-06-25 | 2010-12-29 | Clariant International Ltd | Additive zur inhibierung der gashydratbildung |
CN102050926A (zh) * | 2009-10-30 | 2011-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耐温抗盐接枝型聚丙烯酰胺及其制备方法 |
WO2013040178A1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-03-21 | Lubrizol Advanced Materials, Inc. | Surfactant responsive dispersion polymerized micro-gels |
CN104448125A (zh) * | 2013-09-24 | 2015-03-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 两性疏水缔合聚合物及其制备方法 |
CN104926991A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-09-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种钻井液用两性离子共聚物的制备方法 |
CN105086958A (zh) * | 2014-05-12 | 2015-11-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种水基钻井液及其制备方法和应用 |
CN105567208A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 注入性改进的驱油用组合物及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-08-17 CN CN201610681472.7A patent/CN107759729B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19930031A1 (de) * | 1999-06-30 | 2001-01-04 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | Terpolymere auf Basis von Sulfobetainen, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung als Verdickungsmittel für wäßrige Salzlösungen |
WO2010149253A1 (de) * | 2009-06-25 | 2010-12-29 | Clariant International Ltd | Additive zur inhibierung der gashydratbildung |
CN102050926A (zh) * | 2009-10-30 | 2011-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耐温抗盐接枝型聚丙烯酰胺及其制备方法 |
WO2013040178A1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-03-21 | Lubrizol Advanced Materials, Inc. | Surfactant responsive dispersion polymerized micro-gels |
CN104448125A (zh) * | 2013-09-24 | 2015-03-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 两性疏水缔合聚合物及其制备方法 |
CN104926991A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-09-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种钻井液用两性离子共聚物的制备方法 |
CN105086958A (zh) * | 2014-05-12 | 2015-11-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种水基钻井液及其制备方法和应用 |
CN105567208A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 注入性改进的驱油用组合物及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
丁伟 等: "磺基甜菜碱型两性离子聚合物的合成", 《化工科技》 * |
伊卓 等: "三次采油耐温抗盐聚丙烯酰胺的结构与性能", 《石油化工》 * |
桂张良 等: "含磺酸甜菜碱两性离子共聚物P(AM-co-VPPS)的合成及盐溶液性能", 《高分子学报》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111393570A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-10 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂及其制备方法与应用 |
CN114437689A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-06 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种封堵油藏大孔道的高强度双网络微纳米颗粒复合凝胶及其制备方法 |
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Publication number | Publication date |
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