CN111253921A - 降滤失剂及其制备方法和水基钻井液以及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油开采技术领域，公开了一种降滤失剂及其制备方法和水基钻井液以及其应用。该降滤失剂包括第一聚合物和第二聚合物，第一聚合物为天然高分子聚合物，第二聚合物为在引发剂存在下，将乳化剂和单体进行聚合反应得到的，所述单体选自甲基‑4‑乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3‑二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2‑溴乙烯基)三甲基硅烷、4‑乙烯基‑1‑环己烯和乙酸‑1‑氰基‑2‑丙烯基酯中的一种或多种。含有该降滤失剂的水基钻井液不但具有抗盐抗高温的性能，还满足“无毒且易降解”的环保性能要求，兼具有增粘提切性能。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种降滤失剂及其制备方法和水基钻井液以及其应用。
背景技术
随着世界各行各业对能源需求的急剧增加和钻井技术的不断发展，向深地层开采油气已成必然。
然而，随着钻井深度的不断增加，井底温度过高、钻遇盐膏地层等，都会对钻井液的性能产生很大的影响。这就要求钻井液能在高温和高矿化度的井下环境中仍能保持较好的性能。
另外，随着钻井技术的发展，钻遇地层多样化的增加，也出现了越来越多特殊地层条件的钻井液问题，其中有两个问题较为突出：超深井钻遇裂缝发育地层时钻井液的高温漏失问题和泥页岩易水化井壁失稳坍塌的问题。故开发具有耐高温降滤失性能和防止井眼/页岩坍塌性能的钻井液也成了当务之急，目前开发出的钾胺基聚磺钻井液体系，但是，钾胺基聚磺钻井液体系具有盐水滤失率稳定性强、牺牲页岩抑制性、不环保的特点。
许洋等人(中国地质大学(北京)硕士学位论文“环保型抗高温改性淀粉的合成及性能初步探索研究”)制备的环保型抗高温改性淀粉，制备步骤包括：在三口烧瓶中依次加入一定质量的天然淀粉、碱性催化剂及分散介质，充分搅拌后，在低温的恒温水浴中恒温，然后边搅拌，边加入酸、交联催化剂进行取代、接枝共聚反应，随后加热至反应温度，经过一段时间反应后得到第一阶段的产品。使用某种有机溶剂过量溶解第一阶段的产品，充分搅拌后，将生成的白色沉淀过滤、干燥并提纯，研磨后得到抗高温改性淀粉。该环保型改性淀粉，无生物毒性，具有较好的抗温、降失水能力。但该改性淀粉降滤失剂的抗温仅为140℃，在高浓度盐水中其抗温、降失水能力显著降低，且接枝共聚改性显著影响了淀粉的生物降解性。
CN101531887A公开了一种钻井液用抗高温聚合物降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂由烯基磺酸、烯基酰胺、烯基烷酮和烯基季铵盐反应生成的共聚物。这种聚合物降滤失剂虽然在钻井液中抗高温性能好，对钻井液的护胶性能好，改善滤饼质量，在淡水、淡水加重以及盐水等钻井液中均具有良好的降滤失效果，同时能抑制粘土水化分散，具有良好的流变性；但是，该抗高温聚合物降滤失剂为一种高分子共聚物，其生物毒性较差，生物降解性也较差，无法满足“无生物毒性、易生物降解”环保性能要求。
CN101691485A公开了一种钻井液用抗高温两性离子聚合物降滤失剂及其制备方法。以丙烯酰胺(AM)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化按(DMDAAC)、苯乙烯磺酸钠(SSS)四种单体为原料，加入引发剂过硫酸按-亚硫酸氢钠，采用溶液聚合法共聚而合成。但是，该抗高温两性离子聚合物降滤失剂实质为一种人工合成聚合物，其生物毒性较差，生物降解性也较差，且合成工艺条件复杂，难以实现工业化批量生产。
综上可知，人工合成聚合物降滤失剂或是改性淀粉降滤失剂，虽然有些具有抗盐性能，抗高温性能，有些环保性较好，但往往在两方面不能兼顾。
因此，研究和开发一种抗高温、抗饱和盐水、环保降滤失剂，对于深井超深井钻井工程、钻井工程环境保护具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的降滤失剂的抗温抗盐性能和环境友好二者无法兼顾的缺陷问题，提供一种降滤失剂及其制备方法和水基钻井液以及其应用，该降滤失剂不但具有抗盐抗高温的性能，还能满足“无毒且易降解”的环保性能要求，另外，还兼具有增粘提切性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种降滤失剂，其中，该降滤失剂包括第一聚合物和第二聚合物，其中，所述第一聚合物为天然高分子聚合物，所述第二聚合物为在引发剂存在下，将乳化剂和单体进行聚合反应得到的，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯中的一种或多种。
本发明第二方面提供了一种降滤失剂的制备方法，其中，该方法包括：
(1)将乳化剂和水进行第一接触，制得第一混合溶液；
(2)在引发剂存在下，将所述第一混合溶液和单体进行聚合反应，制得乳状溶液；以及将所述乳状溶液进行提纯萃取，将得到萃取物再进行烘干、剪切造粒和粉碎，制得第二聚合物；
(3)将第一聚合物、水和所述第二聚合物进行第二接触，制得第二混合溶液；
(4)将所述第二混合溶液进行离心分离、洗涤、烘干和研磨处理，得到降滤失剂；
其中，所述第一聚合物为天然高分子聚合物；
其中，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯的一种或多种。
本发明第三方面提供了一种由前述所述的方法制备的降滤失剂。
本发明第四方面提供了一种水基钻井液，所述水基钻井液含有水、膨润土、降滤失剂、页岩抑制剂、封堵剂和润滑剂；其中，所述降滤失剂为前述所述的降滤失剂。
本发明第五方面提供了一种前述所述的水基钻井液在油气井中的应用。
通过上述技术方案，本发明具有如下优良效果：
(1)本发明采用的天然高分子聚合物和单体易于购买且价格低廉，以及所用单体的合成效率高；并且，能够工业化批量生产，在油气井中具有较好的应用，能够显著增强降滤失性能。
(2)本发明的降滤失剂的降滤失性能良好，在4％膨润土浆中150℃老化后API滤失量小于15mL；以及本发明的降滤失剂具有抗温抗盐性能，例如，抗高温能力≥160℃，抗盐能力至饱和；并且具有良好的环保性，生物毒性EC50大于30000mg/L，生物降解性BOD5/CODCr大于10％。
(3)本发明的降滤失剂能够与其他处理剂配伍性良好，且具有降滤失、增粘提切、包被抑制等多功能，能与较少种类的处理剂形成高性能环保钻井液体系。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种降滤失剂，其中，该降滤失剂包括第一聚合物和第二聚合物，其中，所述第一聚合物为天然高分子聚合物，所述第二聚合物为在引发剂存在下，将乳化剂和单体进行聚合反应得到的，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯中的一种或多种。
根据本发明，以所述降滤失剂的总重量为基准，所述天然高分子聚合物的含量为10-35重量％，所述第二聚合物的含量为65-90重量％。优选情况下，以所述降滤失剂的总重量为基准，所述天然高分子聚合物的含量为10-25重量％，所述第二聚合物的含量为75-90重量％。在本发明中，将所述天然高分子聚合物和所述第二聚合物的含量控制在前述范围之内，优点是既具备良好的抗温、抗盐降滤失性能，同时满足“无毒、易降解”环保性能要求，兼有增粘提切性能，有利于简化钻井液配方。
根据本发明，所述降滤失剂的抗温性高于150℃，生物毒性EC50大于30000mg/L，生物降解性BOD5/CODCr大于10％。
优选的，所述降滤失剂的抗温性高于160℃，生物毒性EC50大于50000mg/L，生物降解性BOD5/CODCr大于15％。
根据本发明，所述降滤失剂的优势有两个：一是耐盐/耐高温，二是环境友好，无毒易降解。常用的降滤失剂无法同时具备上述两个优势，例如，天然高分子降滤失剂，环境友好，但耐盐/耐高温性能不足；聚合物降滤失剂的耐盐/耐高温性能好，但不环保，甚至有毒难降解。此外，这种降滤失剂，除了具有降滤失剂性能，还有较好的增粘提切性能，可作为一种“多功能”处理剂。
本发明第二方面提供了一种降滤失剂的制备方法，其中，该方法包括：
(1)将乳化剂和水进行第一接触，制得第一混合溶液；
(2)在引发剂存在下，将所述第一混合溶液和单体进行聚合反应，制得乳状溶液；以及将所述乳状溶液进行提纯萃取，将得到萃取物再进行剪切造粒、烘干和粉碎，制得第二聚合物；
(3)将第一聚合物、水和所述第二聚合物进行第二接触，制得第二混合溶液；
(4)将所述第二混合溶液进行离心分离、洗涤、烘干和研磨处理，得到降滤失剂；
其中，所述第一聚合物为天然高分子聚合物；
其中，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯的一种或多种。
根据本发明，在步骤(1)中，所述乳化剂选自Span80、Tween80、Op-10、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠和卵磷脂中的一种或多种。
其中，Span80，又称为司盘80，是失水山梨糖醇脂肪酸酯，HLB值为4.3。Tween80，又称为吐温80，是失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，HLB值为15。OP-10，又称作辛基酚聚氧乙烯醚，是辛基酚接10个EO，分子式为C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H，HLB值为14.5。脂肪醇聚氧乙烯醚的分子式可以写成：R-O-(CH2CH2O)nH，其中，R为C12-C18，n为9。烷基苯磺酸钠的结构简式为R-C6H4-SO3Na，R为直链烃，在本发明中，优选情况下，所述烷基苯磺酸钠为十二烷基苯磺酸钠、十三烷基苯磺酸钠和十五烷基磺酸钠中的一种或多种。卵磷脂主要成分为纯磷脂酰胆碱，是一种含有两亲基团的离子型表面活性剂。
根据本发明，优选情况下，所述乳化剂选自Span80、Tween80、OP-10和烷基苯磺酸钠中的一种或多种；在本发明中，选择如上所限定的乳化剂，能够增强反应体系的稳定性，提高单体转化率与反应效率。
根据本发明，相对于100mL的水，所述乳化剂的用量为0.2-3.5g，优选为0.5-2.0g，更优选为1.2-1.5g；在本发明中，其中，水优选为去离子水；另外，将所述水和所述乳化剂按照本发明所限定的配比进行乳化，乳化效果好。
根据本发明，所述第一接触的条件包括：在搅拌速率为900-1100r/min，温度为45-65℃的条件下，搅拌20-40min；优选情况下，在搅拌速率为950-1050r/min，温度为50-60℃的条件下，搅拌25-35min。
根据本发明，所述第一混合溶液的pH值为6-7。
根据本发明，在步骤(2)中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰和偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种；优选情况下，所述引发剂选自偶氮二异丁基脒盐酸盐。
其中，过氧化苯甲酰，引发剂BPO，分子式为C14H10O4。
其中，偶氮二异丁基脒盐酸盐，分子式为C8H20Cl2N6。
优选地，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯的一种或多种。
优选地，相对于100mL的水，所述引发剂的用量为0.5-2.0g，优选为0.5-0.7g；所述单体的用量为15-30g，优选为24-26g。
优选地，所述单体的滴加速率为0.3-1g/min，优选为0.5-0.8g/min。
优选地，所述聚合反应的条件包括：在氮气保护下，在搅拌速率为1800-2200r/min，温度为70-85℃的条件下反应5-8h，优选地，在78-82℃的条件下反应5.5-7.5h。
根据本发明，所述提纯萃取使用的萃取剂选自无水乙醇、甲醇、异丙醇、正丙醇和丙酮中的一种或多种。
根据本发明，萃取的步骤包括：在室温条件下，将所述乳状溶液中加入前述所述的萃取剂，再用无水乙醇或丙酮将萃取物重复冲洗2-3次。另外，通过该萃取，优点是能够有效地分离去除未反应的单体等杂质，提纯得到第二聚合物，保证降滤失剂产品的性能。
根据本发明，在步骤(3)中，所述天然高分子聚合物选自淀粉、黄原胶、木质素、植物胶、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或多种。
其中，淀粉属于多聚葡萄糖，游离葡萄糖的分子式以C6H12O6表示，脱水后葡萄糖单位则为C6H10O5，在本发明中，淀粉分子可写成(C6H10O5)n，n为组成淀粉分子的结构单体(脱水葡萄糖单位)的数量，即，n为聚合度，在本发明中，n为120-1000。
其中，黄原胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸按2：2：1组成的多糖类高分子化合物，相对分子质量在100万以上。
其中，木质素是三种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子。
其中，植物胶包括田菁胶、瓜尔胶、胡麻胶和香豆胶中的一种或多种。
根据本发明，优选情况下，所述天然高分子聚合物选自淀粉、木质素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或多种。
根据本发明，优选地，所述第二接触还包括在碱存在下进行，其中，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或多种，优选为氢氧化钠。另外，碱的作用是增强天然高分子在反应体系中分散程度，提高降滤失剂产品性能。
根据本发明，相对于100mL的水，所述天然高分子聚合物的用量为1.0-3.0g，所述碱的用量为0.5-1.5g，所述第二聚合物的用量为6.0-20.0g；优选情况下，相对于100mL的水，所述天然高分子聚合物的用量为1.5-2.5，所述碱的用量为0.8-1.3g，所述第二聚合物的用量为8.0-17.5g。
根据本发明，所述天然高分子聚合物和所述第二聚合物的重量比为1:(5-8)，优选为1：(5-7)；在本发明中，将二者的比例限定为本发明的范围之内，所述天然高分子聚合物和所述第二聚合物具有协同增效作用效果，既保证降滤失剂样品具备良好的抗温、抗盐性能，也可满足“无毒、易降解”环保性能要求。
根据本发明，所述第二接触的条件包括：温度为50-65℃，时间为3-5h；优选地，温度为55-60℃，时间为3.5-4.0h。
根据本发明，在步骤(4)中，所述离心分离的条件包括：离心速率为3500-4500r/min，离心时间为10-30min；优选地，离心速率为4000-4500r/min，离心时间为20-30min。
本发明第三方面提供了一种由前述所述的方法制备的降滤失剂。
本发明第四方面提供了一种水基钻井液，所述水基钻井液含有水、膨润土、降滤失剂、页岩抑制剂、封堵剂和润滑剂；其中，所述降滤失剂为前述所述的方法制备的降滤失剂或者前述所述的降滤失剂。
根据本发明，以100重量份的水为基准，所述膨润土为1.0-4.0重量份，所述降滤失剂为1.0-3.0重量份，所述页岩抑制剂为1.0-2.0重量份，所述封堵剂为2.0-5.0重量份，所述润滑剂为2.0-3.0重量份。
在本发明中，需要说明的是，膨润土为生产牌号ZJNT的钻井液用钠基膨润土，购自胜利油田博友泥浆技术有限责任公司；页岩抑制剂为生产牌号AP-1的有机胺，购自山东得顺源石油科技有限公司；封堵剂为生产牌号NP-1的纳米聚酯，购自山东得顺源石油科技有限公司；润滑剂为生产牌号为HY-202的植物油，购自山东得顺源石油科技有限公司。
本发明第五方面提供了一种前述所述的水基钻井液在油气井中的应用。
根据本发明，油气井具体地包括直井、定向井、大位移井和水平井中的一种或多种。
采用本发明的方法制备的降滤失剂以及采用含有该降滤失剂的水基钻井液，不但具有抗盐抗高温的降滤失性能，还满足“无毒、可降解”的环保性能要求。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
乳化剂(Span80、Tween80、OP-10、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、卵磷脂)购自国药集团化学试剂有限公司；
引发剂(过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐)购自国药集团化学试剂有限公司；
单体(甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯、乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯)购自国药集团化学试剂有限公司；
天然高分子聚合物(淀粉、黄原胶、木质素、植物胶、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素)购自胜利油田博友泥浆技术有限责任公司。
乳化剂HLB值参数通过乳化法方法测得。
实施例1
本实施例在于说明采用本发明的方法制备的降滤失剂。
(1)第二聚合物A的合成
在加有回流装置的250mL三口烧瓶中加入80mL去离子水和1.2g乳化剂Tween80，控制搅拌速度1000r/min，搅拌30min混合均匀，期间进行温度控制在60℃，用10％的氢氧化钠溶液调节pH值为6，再将0.5g过硫酸铵溶于20g的1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷单体通过恒压漏斗滴加到水溶液中，搅拌速度为2000r/min，1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷单体的滴加时间控制在30min(以20g/30min的滴加速率)，单体滴加完再继续搅拌30min，并通入高纯氮驱氧，将温度逐步升温至反应温度80℃，聚合反应5h，生成乳状溶液，反应结束后，用无水乙醇提纯萃取，其中，萃取的条件包括：室温条件下，在反应得到乳状溶液中加入无水乙醇，再用丙酮将萃取物重复冲洗2-3次；将得到的萃取物进行真空烘干、剪切造粒和粉碎，得到第二聚合物A。
(2)形成天然高分子聚合物/第二聚合物A的复合体系
将2g淀粉分散在100mL去离子水中，并加入10mL氢氧化钠溶液，边搅拌边升温至50℃后，边搅拌边向其中加入10g步骤(1)所得第二聚合物A，其中，淀粉与第二聚合物A的质量比为1：5；搅拌4h，将所得混合液4000r/min离心20min，取离心产物，用无水乙醇或丙酮冲洗两至三次，80℃烘箱烘干，研磨，所得即为降滤失剂。
该降滤失剂A的性能的评价如表2所示。
实施例2
本实施例在于说明采用本发明的方法制备的降滤失剂。
(1)第二聚合物B的合成
在加有回流装置的250mL三口烧瓶中加入100mL去离子水和1.2g乳化剂OP-10，控制搅拌速度950r/min，搅拌35min混合均匀，期间进行温度控制在50℃，用10％的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5，再将0.5g过硫酸钾溶于24g的甲基-4-乙烯基苯甲酸酯单体通过恒压漏斗滴加到水溶液中，搅拌速度为2000r/min，甲基-4-乙烯基苯甲酸酯单体以0.5g/min的滴加速率滴加，单体滴加完再继续搅拌30min，并通入高纯氮驱氧，将温度逐步升温至反应温度78℃，聚合反应8h，生成乳状溶液，反应结束后，用异丙醇提纯萃取，其中，萃取的条件包括：室温条件下，在反应得到乳状溶液中加入异丙醇，再用无水乙醇将萃取物重复冲洗2-3次；将得到的萃取物进行真空烘干、剪切造粒和粉碎，得到第二聚合物B。
(2)形成天然高分子聚合物/第二聚合物B的复合体系
将1.5g羟丙基纤维素分散在100g去离子水中，并加入10mL氢氧化钠溶液，边搅拌边升温至65℃后，边搅拌边向其中加入9g步骤(1)所得第二聚合物B，其中，羟丙基纤维素与第二聚合物B的质量比为1：6；搅拌3h，将所得混合液3800r/min离心25min，取离心产物，用无水乙醇或丙酮冲洗两至三次，80℃烘箱烘干，研磨，所得即为降滤失剂。
该降滤失剂B的性能的评价如表2所示。
实施例3
本实施例在于说明采用本发明的方法制备的降滤失剂。
(1)第二聚合物C的合成
在加有回流装置的250mL三口烧瓶中加入100mL去离子水和1.3g乳化剂烷基苯磺酸钠，控制搅拌速度1050r/min，搅拌25min混合均匀，期间进行温度控制在55℃，用10％的氢氧化钠溶液调节pH值为7，再将0.7g偶氮二异丁脒盐酸盐溶于26g的二甲氧基甲基乙烯基硅烷单体通过恒压漏斗滴加到水溶液中，搅拌速度为2000r/min，二甲氧基甲基乙烯基硅烷单体以0.8g/min的滴加速率滴加，单体滴加完再继续搅拌30min，并通入高纯氮驱氧，将温度逐步升温至反应温度82℃，聚合反应6h，生成乳状溶液，反应结束后，用无水乙醇提纯萃取，其中，萃取的条件包括：室温条件下，在反应得到乳状溶液中加入无水乙醇，再用无水乙醇将萃取物重复冲洗2-3次；将得到的萃取物进行真空烘干、剪切造粒和粉碎，得到第二聚合物C。
(2)形成天然高分子聚合物/第二聚合物C的复合体系
将2.5g木质素分散在100g去离子水中，并加入10mL氢氧化钠溶液，边搅拌边升温至55℃后，边搅拌边向其中加入17.5g步骤(1)所得第二聚合物C，其中，木质素与第二聚合物C的质量比为1:7；搅拌4.5h，将所得混合液4200r/min离心15min，取离心产物，用无水乙醇或丙酮冲洗两至三次，80℃烘箱烘干，研磨，所得即为降滤失剂。
该降滤失剂C的性能的评价如表2所示。
实施例4-8
本实施例4-8在于说明采用本发明的方法制备的降滤失剂。
按照与实施例2相同的方法制备降滤失剂D-H，所不同之处在于：反应物和反应条件如表1所示。
该降滤失剂D-H的性能的评价如表2所示。
对比例1
按照与实施例1相同的方法制备降滤失剂，所不同之处在于：采用胜利油田博友泥浆技术有限责任公司所购买的降滤失剂，该降滤失剂的生产牌号为MNP-1的改性天然高分子降滤失剂，抗温140℃，生物毒性EC50大于30000mg/L，未见生物降解性指标。
该降滤失剂的钻井液性能的评价如表2所示。
对比例2-4
按照与实施例2相同的方法制备降滤失剂D2-D4，所不同之处在于：反应物和反应条件如表1所示。
表1
注：*天然高分子聚合物与第二聚合物的质量比；
**第一混合溶液的pH值。
表2
测试例
将实施例1-8和对比例1-4制备的降滤失剂的钻井液性能进行评价。
实验浆配制方法如下：在4％预水化膨润土浆中，加入2％的降滤失剂样品，10000r/min高速搅拌60min，再加入4％氯化钠，10000r/min高速搅拌20min。测试160℃老化前后的滤失性能。实施例1-8和对比例1-4制备的降滤失剂的钻井液性能的评价如表3所示。
表3
注：*老化温度为160℃
通过表2的结果可以看出，采用本发明制备的实施例1-8，一方面具有明显更好的抗温、降滤失效果，另一方面还具有更加优异的环保性能(无毒、易降解)，还兼有良好的增粘提切效果。
而对比例1(市售降滤失剂)由于只包括改性天然高分子组分，虽然能够保持良好的环保性能，但抗温、抗盐、降滤失效果不佳；对比例2(没有复配天然高分子)的流变滤失性能与实施例7-8相当(表3中)，但环保性能相差很大(表2中)；另外，对比例3-4并未采用本发明的制备条件，无法同时具备良好的抗温、抗盐降滤失性能与环保性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种降滤失剂，其特征在于，该降滤失剂包括第一聚合物和第二聚合物，其中，所述第一聚合物为天然高分子聚合物，所述第二聚合物为在引发剂存在下，将乳化剂和单体进行聚合反应得到的，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂，其中，以所述降滤失剂的总重量为基准，所述天然高分子聚合物的含量为10-35重量％，所述第二聚合物的含量为65-90重量％。
3.根据权利要求1或2所述的降滤失剂，其中，所述降滤失剂的抗温性高于150℃，生物毒性EC50大于30000mg/L，生物降解性BOD5/CODCr大于10％；
优选的，所述降滤失剂的抗温性高于160℃，生物毒性EC50大于50000mg/L，生物降解性BOD5/CODCr大于15％。
4.一种降滤失剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将乳化剂和水进行第一接触，制得第一混合溶液；
(2)在引发剂存在下，将所述第一混合溶液和单体进行聚合反应，制得乳状溶液；将所述乳状溶液进行提纯萃取，将得到的萃取物进行烘干、剪切造粒和粉碎，制得第二聚合物；
(3)将第一聚合物、水和所述第二聚合物进行第二接触，制得第二混合溶液；
(4)将所述第二混合溶液进行离心分离、洗涤、烘干和研磨处理，得到降滤失剂；
其中，所述第一聚合物为天然高分子聚合物；
其中，所述单体选自甲基-4-乙烯基苯甲酸酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、(2-溴乙烯基)三甲基硅烷、4-乙烯基-1-环己烯和乙酸-1-氰基-2-丙烯基酯的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述乳化剂选自Span80、Tween80、Op-10、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠和卵磷脂中的一种或多种；
优选地，相对于100mL的水，所述乳化剂的用量为0.2-3.5g；
优选地，所述第一接触的条件包括：在搅拌速率为900-1100r/min，温度为45-65℃的条件下，搅拌20-40min；
优选地，所述第一混合溶液的pH值为6-7。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰和偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种；
优选地，相对于100mL的水，所述引发剂的用量为0.5-2g，所述单体的用量为15-30g；
优选地，所述单体的滴加速率为0.3-1g/min；
优选地，所述聚合反应的条件包括：在氮气保护下，在搅拌速率为1800-2200r/min，温度为70-85℃的条件下反应5-8h；
优选地，所述提纯萃取使用的萃取剂选自无水乙醇、甲醇、异丙醇、正丙醇和丙酮中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述天然高分子聚合物选自淀粉、黄原胶、木质素、植物胶、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或多种；
优选地，相对于100mL的水，所述天然高分子聚合物的用量为1-3g，所述碱的用量为0.5-1.5g，所述第二聚合物的用量为6-20g；
优选地，所述天然高分子聚合物和所述第二聚合物的重量比为1:(5-8)；
优选地，所述第二接触的条件包括：温度为50-65℃，时间为3-5h。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(4)中，所述离心分离的条件包括：离心速率为3500-4500r/min，离心时间为10-30min。
9.权利要求4-8中任意一项所述的方法制备的降滤失剂。
10.一种水基钻井液，所述水基钻井液含有水、膨润土、降滤失剂、页岩抑制剂、封堵剂和润滑剂；其特征在于，所述降滤失剂为权利要求1-3和9中任意一项所述的降滤失剂。
11.根据权利要求10所述的水基钻井液，其中，以100重量份的水为基准，所述膨润土为1-4重量份，所述降滤失剂为1-3重量份，所述页岩抑制剂为1-2重量份，所述封堵剂为2-5重量份，所述润滑剂为2-3重量份。
12.权利要求10或11所述的水基钻井液在油气井中的应用。
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