CN111234789B - 钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物 - Google Patents

钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物 Download PDF

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Abstract

一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，是由下述原料制成的：清水、淀粉、3‑氯‑2‑羟基丙磺酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸、引发剂、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3‑亚丙基氯化吡啶、添加剂。性能：水分≤10.0％；淡水基浆经样品处理后表观粘度≤10.0mPa·s、常温低压滤失量≤6.0mL，高温高压滤失量≤13.0mL；盐水基浆经样品处理后表观粘度≤10.0mPa·s、常温低压滤失量≤11.0mL，高温高压滤失量≤21.0mL。它具有良好的降滤失性能，满足了高温情况下的降滤失需求，与钻井液配伍性好，有效提高了钻井的安全性及钻进速度，制备方法简单，反应易于控制，生产成本低，且无毒、无害，对环境友好，有效降低了对储层的污染。

Description

钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物
技术领域
本发明涉及一种石油钻井液助剂，具体是一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。本发明还涉及所述钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法。
背景技术
随着油气资源的勘探与开发逐渐向深部地层发展，对钻井液助剂的性能提出了更高的要求。对核心处理剂——降滤失剂的研究，对于提高深井钻井质量具有重要的意义。常用降滤失剂普遍存在抗温能力差、分散性差、与其他外加剂配伍性欠佳以及综合性能差等问题；传统钻井液用降滤失剂难以降解，会对储层造成很大程度的污染，影响后期油气井的开采产量。
发明人检索到以下相关专利文献：CN109181658A公开了一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物及其制备方法，降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述原料制成的：清水、丙烯酰胺、丙烯酸、引发剂、改性淀粉、羧甲基纤维素。制备方法：制备共聚物溶液，制备共聚物粉末，制备降滤失剂。CN108102617A公开了一种钻井液用抗高温抗盐降滤失剂羧基磺酸基聚合物及其制备方法，其特征在于所述聚合物的原料按重量份数计包括：293份氢氧化钾、293份氢氧化钠、650份磺化褐煤、167份醚化剂、47份双氧水、396份腈纶丝。CN108059950A公开了一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂的制备方法，以丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等非离子水溶性单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠等阴离子水溶性单体，1-乙烯咪唑、4-乙烯基吡啶等带有含氮杂环的水溶性单体为聚合原料，合成水溶性聚合物，在此基础上，以铈盐为氧化剂，将乙烯基吡咯烷酮、二烯丙基二甲基氯化铵等单体接枝于聚合物的含氮杂环部位，制备带有多个侧链的聚合物。CN107828024A公开了一种聚合物降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将烯丙基聚乙二醇加入到去离子水中，搅拌溶解，超声分散10min后，然后以5℃/min的升温速度，将温度升至50-60℃，保温反应2h；(2)向步骤(1)的体系中依次加入丙烯酰胺、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠，在转速为1000-2000rpm的转速下搅拌30-50min，然后加入氢氧化钠，调节体系的pH为7-9；其中，丙烯酰胺加入的质量与步骤(1)中烯丙基聚乙二醇的质量相等；(3)加入引发剂，在65℃下搅拌反应10-30min，即得到降滤失剂粗品；(4)将降滤失剂粗品用乙醇洗涤5次，然后真空干燥，即得到丙烯酰胺#烯丙基聚乙二醇-丙烯酸-对苯乙烯磺酸钠聚合物降滤失剂。CN107418528A公开了一种降滤失剂的制备方法，该发明首先将单宁酸和氢氧化钠溶液混合反应并蒸发，得干燥物，再将丙烯酸和对苯乙烯磺酸钠等物质混合加热后，加入制备的干燥物等物质进行反应得凝胶物，经干燥粉碎后得反应物，接着将十二水合硫酸铝钾、棕榈酸等物质进行混合，得到混合液，并将其与得到的反应物混合加热，并滴加引发剂进行反应，得到产物加入无水乙醇中析出，过滤，将滤渣干燥粉碎后，即可得到降滤失剂。CN107033280A公开了一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法，由下列一定重量份的原料组成：丙烯酰胺、烯基磺酸或烯基磺酸盐、丙烯酸、阳离子单体、刚性单体、氢氧化钠、氢氧化钾、分散剂、去离子水、分子量调节剂、引发剂；制备方法：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水，溶解后调节溶液pH值，加入分散剂混合后转入反应釜，通氮气除氧加入引发剂引发聚合，反应结束后取出胶状物干燥、粉碎过筛即可。CN101845106A公开了一种近临界水中聚丙烯酰胺无催化水解制备聚丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的方法。方法的步骤如下：1)在高压反应釜中加入去离子水和聚丙烯酰胺，去离子水与聚丙烯酰胺的质量比为1∶1～40∶1，开搅拌，常压下升温至沸腾，打开排气阀2～5分钟；2)升温至200～320℃，水解0.5～15小时；3)水解液冷却、卸压，再在常压蒸去水份、真空干燥后得到聚丙烯酰胺/丙烯酸固体产物。
以上这些技术对于如何使钻井液用降滤失剂能够解决现在钻井过程中分散性和耐温性差、配伍性差的问题，同时该降滤失剂能有效降低对储层的污染，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，它具有良好的降滤失性能，能满足高温情况下的降滤失需求，与钻井液配伍性好，从而解决降滤失剂在钻井过程中分散性和耐温性差、配伍性差的问题，同时该降滤失剂无毒无害，能有效降低对储层的污染。
为此，本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物(即钻井液用降滤失剂丙烯酰胺-丙烯酸共聚物，钻井液用降滤失剂丙烯酰胺与丙烯酸共聚物)，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：清水100～110份，淀粉20～30份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.0～4.0份，丙烯酰胺20～30份，丙烯酸10～20份，引发剂1～3份，硝基腐殖酸钾10～20份，拟薄水铝石10～20份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶0～13份，添加剂(共聚物添加剂)20～30份。
所述的淀粉为玉米粉、木薯粉、红薯粉中的一种；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV中的一种或两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾(偏钒酸钾)中的一种或两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的；所述拟薄水铝石粒度为100～200目，拟薄水铝石在水中生成触变性凝胶，吸附在井壁及井壁孔隙中起到增加井壁强度和降滤失的作用；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量在10000～20000之间，聚1，3-亚丙基氯化吡啶可为市售商品，聚1，3-亚丙基氯化吡啶的出处可参见黄汉仁主编的《钻井流体工艺原理》，2016年8月出版，第七章，钻井液材料化学与处理剂，第285页。聚1，3-亚丙基氯化吡啶的结构式如下：
Figure BDA0002412769410000041
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至75℃～85℃，开启搅拌，糊化30～35min，然后将产物降温至30℃～40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10～12，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至50℃～60℃进行反应，反应时间为8～10h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2～3h，温度为65℃～75℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在55℃～65℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶(聚1，3-亚丙基氯化吡啶含量为0时，无该组分)、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是所述的步骤①中搅拌速率(转速)为50～100r/min。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水100份，淀粉20份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.5份，丙烯酰胺25份，丙烯酸10份，引发剂1.5份，硝基腐殖酸钾15份，拟薄水铝石12份，添加剂25份；所述的淀粉为玉米粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶2；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶1.5。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至75℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物降温至40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为9h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为3h，温度为65℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在55℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水105份，淀粉30份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠3份，丙烯酰胺30份，丙烯酸15份，引发剂2份，硝基腐殖酸钾20份，拟薄水铝石15份，添加剂25份；所述的淀粉为木薯粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶1.5；所述的引发剂为钒酸钾。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物降温至35℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至50℃进行反应，反应时间为10h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2h，温度为75℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水110份，淀粉25份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠3.5份，丙烯酰胺28份，丙烯酸20份，引发剂2.5份，硝基腐殖酸钾10份，拟薄水铝石18份，添加剂30份；所述的淀粉为红薯粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶2；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶2。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至85℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物降温至35℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至12，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至60℃进行反应，反应时间为8h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2.5h，温度为70℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在60℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以参见实施例4。
本发明提供了一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物及其制备方法，所述降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述原料制成的：清水、淀粉、3-氯-2-羟基丙磺酸钠、丙烯酰胺，丙烯酸，引发剂、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶(可以无该组分)、添加剂。所述制备方法包括如下工艺步骤：制备共聚物溶液和制备共聚物粉末(即进行水溶液接枝聚合和制备聚合物粉末)，然后将上述半成品按比例与硝基腐殖酸钾、添加剂均匀混合制备钻井液用降滤失剂。本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物达到了良好的性能效果，参见本说明书后面的表1，在无组分聚1，3-亚丙基氯化吡啶时，本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物性能为：水分≤10.0％；淡水基浆经样品处理后表观粘度≤10.0mPa·s、常温低压滤失量≤6.0mL，高温高压滤失量≤13.0mL；盐水基浆经样品处理后表观粘度≤10.0mPa·s、常温低压滤失量≤11.0mL，高温高压滤失量≤21.0mL。
参见本说明书后面的表2，结合实施例4，在具有组分聚1，3-亚丙基氯化吡啶时，本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物除具有上述性能外，它能抗190℃以上高温。
本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物与现有技术相比具有以下有益效果：(1)所述降滤失剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物)具有良好的降滤失性能，具有良好的分散性和耐温性，能抗180℃的高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)所述降滤失剂制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉；(3)所述降滤失剂无毒、无害，易降解，能很好的保护油气层。
综上所述，本发明具有良好的降滤失性能，能满足高温情况下的降滤失需求，与钻井液配伍性好，从而解决了降滤失剂在钻井过程中分散性和耐温性差、配伍性差的问题，同时该降滤失剂无毒无害，能有效降低对储层的污染。
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。实施例1～4为本发明所述的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物及其制备方法。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水100份，淀粉20份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.5份，丙烯酰胺25份，丙烯酸10份，引发剂1.5份，硝基腐殖酸钾15份，拟薄水铝石12份，添加剂25份；所述的淀粉为玉米粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶2；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶1.5；所述拟薄水铝石粒度为120目。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至75℃，开启搅拌(搅拌器转速可为70～75r/min)，糊化30min，然后将产物降温至40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为9h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为3h，温度为65℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在55℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
实施例2：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：清水105份，淀粉30份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠3份，丙烯酰胺30份，丙烯酸15份，引发剂2份，硝基腐殖酸钾20份，拟薄水铝石15份，添加剂25份；所述的淀粉为木薯粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶1.5；所述的引发剂为钒酸钾；所述拟薄水铝石粒度为140目。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌(搅拌器转速可为75～80r/min)，糊化30min，然后将产物降温至35℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至50℃进行反应，反应时间为10h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2h，温度为75℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
实施例3：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水110份，淀粉25份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠3.5份，丙烯酰胺28份，丙烯酸20份，引发剂2.5份，硝基腐殖酸钾10份，拟薄水铝石18份，添加剂30份；所述的淀粉为红薯粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶2；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶2。所述拟薄水铝石粒度为160目。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至85℃，开启搅拌(搅拌器转速可为70～75r/min)，糊化30min，然后将产物降温至35℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至12，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至60℃进行反应，反应时间为8h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2.5h，温度为70℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在60℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得(最终)产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
实施例4：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水105份，淀粉25份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠3份，丙烯酰胺26份，丙烯酸18份，引发剂2份，硝基腐殖酸钾15份，拟薄水铝石16份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶13份，添加剂27份；所述的淀粉为红薯粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶1.5；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶2；所述拟薄水铝石粒度为120目；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量为12000。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌(搅拌器转速可为75～80r/min)，糊化30min，然后将产物降温至40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20％的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为10h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2.5h，温度为75℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在60℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
以下为本发明的试验部分：
本发明的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物可适用不同工况的油田开采钻井液体系。在钻井液体系中的用量(加量)根据实际的钻井地质条件而定，不同区块的地质条件决定了降滤失剂加量的不同，降滤失剂的加量一般为1％～3％(重量百分比)。实施例1、2、3、4中降滤失剂在淡水浆加量为2％，在盐水浆加量为2.5％。表1是在无组分聚1，3-亚丙基氯化吡啶时、本发明的实施例1～3制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物性能测定结果数据表。表2是在具有组分聚1，3-亚丙基氯化吡啶时、本发明的实施例4制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物性能测定结果数据表。
水分测定：采用在105℃±2℃下干燥2h已知质量的称量瓶，称取约1g～1.5g试样准确至0.0001g，放于105℃±2℃烘箱中烘4h后取出，立即放入干燥器内冷却30min后称量，水分按下式计算。
Figure BDA0002412769410000111
式中：
W——水分，％；
m2——试样和称量瓶质量，单位为克(g)；
m3——干燥后试样和称量瓶质量，单位为克(g)；
m1——称量瓶质量，单位为克(g)。
钻井液性能：
基浆的配制：量取350mL蒸馏水置于杯中，加入22.5g钻井液试验用钠膨润土和0.75g的无水碳酸钠，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的粘土，在密闭容器中养护24h作为基浆。
淡水钻井液表观粘度测定：向基浆中加入7.0g样品，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的样品，将钻井液转入高温罐中，在180℃热滚16h，取出高温罐，冷却后打开，采用六速旋转粘度计在600r/min下读取样品的读数，表观粘度为600r/min转速下读数的一半。
淡水浆钻井液性能试验：向基浆中加入7.0g样品，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的样品，将钻井液转入高温罐中，在180℃热滚16h，取出高温罐，冷却后打开，搅拌均匀后，按GB/T 16783—1997中的方法分别在在常温下，采用中压滤失仪测定其失水量，压差为(690±35)kPa和高温高压下测定两杯盐水浆的滤失量(150℃/3450kPa)。
15％氯化钠盐水浆钻井液性能试验：分别向两杯基浆中加入10.5g样品，高速搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的样品，再加入52.5g氯化钠，高速搅拌10min，并加入2mL 20％的氢氧化钠溶液，以调节体系的pH值，将两杯钻井液转入高温罐中，分别在180℃热滚16h，取出高温罐，冷却后打开，搅拌均匀后，按GB/T 16783—1997中的方法分别在在常温下，采用中压滤失仪测定其失水量，压差为(690±35)kPa和高温高压下测定两杯盐水浆的滤失量(150℃/3450kPa)。
表1实施例1～3制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物能测定结果
Figure BDA0002412769410000121
表2实施例4制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物能测定结果
Figure BDA0002412769410000122
由表1、表2可知：本发明各实施例制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物均能达到良好的性能效果。
本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物与现有技术相比具有以下有益效果：(1)所述降滤失剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物)具有良好的降滤失性能，具有良好的分散性和耐温性，能抗180℃高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)所述降滤失剂制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉；(3)所述降滤失剂对环境友好，易降解，能很好的保护油气层。
综上所述，本发明的降滤失剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物)是一种可生物降解的环境友好型降滤失剂，其在应用于钻井液时，能显著降低滤失量，在钻井过程中有良好的分散性和耐温性。该降滤失剂无毒性，易生物降解，与钻井液的配伍性好，性能优于其它同类产品，尤其是在高温(180℃)条件下降滤失性能良好，且成本低廉，反应条件易于控制，具有很好的重复性。本发明解决了现在钻井过程中分散性和耐温性差、生产成本高、工艺复杂的问题，同时该降滤失剂具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。

Claims (4)

1.一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：清水100～110份，淀粉20~30份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠2.0~4.0份，丙烯酰胺20～30份，丙烯酸10～20份，引发剂1～3份，硝基腐殖酸钾10~20份，拟薄水铝石10~20份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶13份，添加剂20～30份；
所述的淀粉为玉米粉、木薯粉、红薯粉中的一种；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV中的一种或两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾中的一种或两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的；所述拟薄水铝石粒度为100~200目；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量在10000~20000之间，聚1，3-亚丙基氯化吡啶的结构式如下：
Figure 229611DEST_PATH_IMAGE002
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至75℃～85℃，开启搅拌，糊化30~35min，然后将产物降温至30℃～40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20%的NaOH溶液调节pH值至10~12，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至50℃～60℃进行反应，反应时间为8～10h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2～3h，温度为65℃～75℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在55℃～65℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
2.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，其特征在于上述的引发剂为钒酸钾。
3.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：清水105份，淀粉25份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠3份，丙烯酰胺26份，丙烯酸18份，引发剂2份，硝基腐殖酸钾15份，拟薄水铝石16份，聚1，3-亚丙基氯化吡啶13份，添加剂27份；所述的淀粉为红薯粉；所述的添加剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素PAC-LV两种原料的组合，羧甲基纤维素与聚阴离子纤维素PAC-LV的重量之比1∶1.5；所述的引发剂为高锰酸钾、钒酸钾两种原料的组合，高锰酸钾与钒酸钾的重量之比为1∶2；所述聚1，3-亚丙基氯化吡啶的数均分子量为12000；
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入淀粉，将反应釜内温度缓慢加热至80℃，开启搅拌，糊化30min，然后将产物降温至40℃，在反应釜内加入质量百分比浓度为20%的NaOH溶液调节pH值至10，再在反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，将反应釜内温度缓慢加热至55℃进行反应，反应时间为10h，然后再在反应釜内依次加入丙烯酰胺、丙烯酸和引发剂进行共聚反应，反应时间为2.5h，温度为75℃，得到共聚物胶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物胶液放于烘箱内，在60℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、硝基腐殖酸钾、拟薄水铝石、聚1，3-亚丙基氯化吡啶、添加剂加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
4.根据权利要求1或2或3所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，其特征在于上述的步骤①中搅拌速率为50～100r/min。
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