CN111875758B

CN111875758B - 一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法

Info

Publication number: CN111875758B
Application number: CN202010803166.2A
Authority: CN
Inventors: 黄贤斌; 孙金声; 吕开河; 金家锋; 刘敬平; 白英睿; 王金堂
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2040-08-11
Also published as: CN111875758A

Abstract

本发明提供了一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，首先将纳米锂皂石和硅烷偶联剂反应，得到纳米交联剂；之后在纳米交联剂和引发剂的存在下，使用反相乳液聚合法，通过酰胺类单体、抗高温单体、阳离子单体、多烯单体聚合反应制得环保型抗超高温降滤失剂。本发明制备的降滤失剂能够抗高温，并且具有优异的降滤失效果和良好的环保性能。本发明的降滤失剂不仅适用于深层超深层油气钻探，而且适用于地热井、环境敏感区域的钻探。

Description

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，属于石油工业的油田化学领域。

背景技术

抗高温水基钻井液是高温地层钻探的关键技术，对于深层超深层油气资源、地热资源的勘探开发和大陆科学钻探发挥着不可替代的重要作用。其中，在油气资源领域，随着勘探开发向深层超深层发展，地层温度越来越高，深部储层的温度可达200～260℃(钻井工程中，大于200℃被认为是超高温)。高温地层钻井工程中，钻井液的高温稳定性面临巨大的挑战，钻井液的高温稳定性差，容易引发井壁失稳、卡钻等复杂情况，严重影响钻井工程的安全、经济与高效。

降滤失剂是抗高温钻井液的核心处理剂，目前具备抗高温性能的降滤失剂的主要研究和发展方向是合成聚合物类抗高温降滤失剂。高温作用下，高分子化合物分子链发生断裂，在钻井液水环境中，降解的形式主要是高温水解，温度、剪切作用、pH等因素会加剧水解。

目前合成的聚合物类抗高温降滤失剂主要是烯基单体的共聚物，这些单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、磺化苯乙烯钠盐(SSS)、N-乙烯基吡咯烷酮、二烯丙基二甲基氯化铵、丙烯酸酯类等。聚合物的分子结构决定着它的性能，合理的分子结构是聚合物耐一定高温的基础，目前优化聚合物分子结构的原则主要为以下三点：(1)使用稳定性强的主链结构，提高聚合物分子主链的热稳定性，例如使用碳碳主链可以显著提高聚合物的热稳定性；(2)向分子结构中引入大侧基和刚性侧基(如长链烷基、苯环等)，由于这些基团的位阻效应，分子运动阻力大，可增强主链刚性；(3)水基钻井液中，水解是聚合物降解的主要方式，高温加剧了水解速度，向分子结构中引入耐水解基团(-SO₃-，-COOH等)增强聚合物的耐水解性也是提高聚合物高温稳定性的手段之一。但是依靠优化聚合物分子结构提高其高温稳定性能的研究已经取得了较大的进展，难以取得进一步的突破。

通过共价键交联，使聚合物形成一定的网络结构可提高聚合物的抗温性，但是作为水溶性的降滤失剂，交联程度要小。美国专利US5789349提出了一种控制交联聚合物技术，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，对AM、AMPS共聚物进行适度交联，形成的聚合体交联结构在温度为204℃仍较为稳定。中国专利文件CN104119845A提供了一种油田钻井液用降滤失剂及其制备方法，该降滤失剂是由木质素、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为合成单体，在过硫酸钾和六水合硫酸亚铁铵、过氧化氢的分别引发下使其接枝共聚，并加入交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺增强了其高温条件下的稳定力，合成一种新型的抗高温降滤失剂。但是N,N-亚甲基双丙烯酰胺在钻井液环境中，酰胺键容易发生水解，从而导致交联效果不佳。

目前，现有的聚合物降滤失剂存在以下缺点：(1)抗高温能力不足，高温条件下溶液降解失效，不能满足深部地层钻探需求；(2)环保性能差，不能满足环境敏感区域的钻井要求。

因此，开发一种新的交联剂使烯基单体聚合物进行轻度交联得到具有抗超高温且无毒易生物降解的降滤失剂，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法。本发明将抗高温烯基单体进行聚合，使用具有抗高温结构特征的纳米交联剂对单体进行共价键轻度交联，制备了一种具有一定网络结构的水溶性抗高温聚合物降滤失剂。

本发明的技术方案如下：

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将纳米锂皂石和硅烷偶联剂依次加入溶剂中，搅拌条件下进行反应；反应完成后，经过滤、洗涤、干燥、研磨得到纳米交联剂；

(2)将Span 80溶于白油中，之后加入步骤(1)制备的纳米交联剂，得到油相；

(3)将酰胺类单体、抗高温单体、阳离子单体、多烯单体依次加入蒸馏水中，调节体系pH至6-9后，加入Tween 80，得到水相；

(4)将油相和水相混合，之后进行乳化，得到乳液；在氮气气氛下，向上述乳液中加入引发剂水溶液，搅拌条件下进行反应；反应完成后，向反应液中加入沉淀剂，经过滤、洗涤、干燥，得到水基钻井液用抗超高温降滤失剂。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三甲氧基硅烷(KH-171)、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷(KH-172)中的一种或两种。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的纳米锂皂石为片状纳米颗粒，直径为15-25nm，厚度为1-2nm；所述的纳米锂皂石和硅烷偶联剂的质量比为2-10：1，进一步优选为4-6：1。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的溶剂为丙酮、甲苯、二甲苯、丁酮或石油醚。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的纳米锂皂石的质量与溶剂的体积之比为0.1-0.2g:1mL。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的搅拌速率为200-400r/min，进一步优选为300r/min；所述反应温度为60-80℃，反应时间为4-7h。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的洗涤为用乙醇进行洗涤；所述的研磨为将产物研磨成小于200目的粉末。

根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的Span 80的质量与白油的体积之比为0.02-0.06g:1mL；所述的Span 80与纳米交联剂的质量比为0.8-3.2:1，进一步优选为1-3:1。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺；所述酰胺类单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.15-0.2g：1mL。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的抗高温单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠中的一种或两种以上的组合；所述的抗高温单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.075-0.125g：1mL。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)中的一种或两种的组合；所述的阳离子单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.01-0.025g：1mL。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的多烯单体为二乙烯基苯、三烯丙基异氰脲酸酯或二烯丙基二苯基硅烷；所述的多烯单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.5-2.5g：1L。

根据本发明，优选的，步骤(3)中采用质量分数为30％的NaOH溶液调节体系的pH。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的Tween 80的质量与蒸馏水的体积之比为0.005-0.02g：1mL。

根据本发明，优选的，步骤(4)中所述油相中的白油与水相中的蒸馏水的体积比例为3:1.5-2。

根据本发明，优选的，步骤(4)中所述的乳化为使用剪切乳化机在2000r/min条件下乳化5min。

根据本发明，优选的，步骤(4)中所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢的一种或两种以上的组合；所述引发剂加入量为酰胺类单体、抗高温单体、阳离子单体、多烯单体总质量的0.1-1％；所述引发剂水溶液的质量分数为10％。

根据本发明，优选的，步骤(4)中所述的搅拌速率为200-400r/min，进一步优选为300r/min；所述反应温度为60-80℃，反应时间为4-6h。

根据本发明，优选的，步骤(4)中所述的沉淀剂为丙酮，所述沉淀剂的用量根据需要确定，应持续加量搅拌直至沉淀完全析出。

根据本发明，优选的，步骤(4)中所述的洗涤为用乙醇进行洗涤；所述干燥为在90-110℃下干燥4-6h。

本发明的技术特点及有益效果如下：

1、本发明制备的降滤失剂能够抗高温。本发明以纳米锂皂石与硅烷偶联剂为原料，制备得到了纳米交联剂，所得纳米交联剂中硅烷偶联剂位于纳米锂皂石的表面，可与其他单体进行交联，纳米交联剂的加入增加了聚合物的抗温性能，主要原因分为两方面：第一，纳米交联剂对聚合物进行了轻度交联，限制了分子链的自由移动，提高了聚合物本身的抗温性和抗水解能力；第二，纳米交联剂颗粒本身抗温性能较强，纳米交联剂颗粒的加入有利于提高聚合物的抗温性。同时本发明的降滤失剂中抗高温单体的引入，可以提高降滤失剂的抗温性能，本发明的降滤失剂能高抗220℃的高温；而多烯单体在反应中起交联作用，和纳米交联剂配合，一起提高降滤失剂的抗温性。

2、本发明制备的降滤失剂具有优异的降滤失效果。阳离子单体的加入使合成的聚合物降滤失剂在水溶液中带有正电基团，可以与带负电的黏土表面产生吸附作用；抗高温单体的加入在降滤失剂中引入阴离子基团，由于黏土颗粒端面还带正电，降滤失剂含有的阴离子基团在黏土矿物表面也具有一定的吸附作用，从而阻止粘土颗粒絮凝变大从而达到稳定胶体颗粒作用。此外，纳米交联剂的加入，一定程度上也可以起到堵塞作用，达到降低滤失量的作用。

3、本发明制备的降滤失剂环保性能良好，实验证明，其EC₅₀＞30000ppm，BOD₅/COD_Cr大于25％，表明其无毒易生物降解。本发明的降滤失剂不仅适用于深层超深层油气钻探，而且适用于地热井、环境敏感区域的钻探。

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，但不限于此。

实施例中所用原料均为常规原料，可市购获得；所述方法如无特殊说明均为现有技术。

实施例1

(1)纳米交联剂的制备：

将10g纳米锂皂石、2g硅烷偶联剂KH570依次加入100mL丙酮中，在300r/min搅拌条件下，在80℃下反应6h；反应完成后，过滤，将过滤所得产物用乙醇洗涤，干燥，并研磨成小于200目的粉末，得到纳米交联剂。

(2)油相的配制：

将13g Span 80溶于300mL白油中，加入5g步骤(1)制备的纳米交联剂，得到油相。

(3)水相的配制：

向200mL蒸馏水中依次加入30g丙烯酰胺、20g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2g二甲基二烯丙基氯化铵、0.1g三烯丙基异氰脲酸酯，使用质量分数为30％的NaOH溶液调节体系的pH为7后，加入2g Tween 80，得到水相。

(4)将步骤(2)配制的油相和步骤(3)配制的水相混合，使用剪切乳化机在2000r/min条件下乳化5分钟，得到乳液，将上述乳液转移到反应装置；在氮气气氛下，向上述乳液中加入质量分数为10％的过硫酸铵水溶液3g，在70℃条件下反应4小时，反应过程中搅拌速度为300r/min；反应完成后，向反应液中加入丙酮，析出固体，之后过滤，之后将过滤所得固体使用乙醇洗涤后烘干，即得到水基钻井液用抗高温聚合物降滤失剂。

实施例2

(1)纳米交联剂的制备：

(2)油相的配制：

将13g Span 80溶于300mL白油中，加入10g步骤(1)制备的纳米交联剂，得到油相。

(3)水相的配制：

向200mL蒸馏水中依次加入30g丙烯酰胺、20g苯乙烯磺酸钠、2g二甲基二烯丙基氯化铵、0.2g二乙烯基苯，使用质量分数为30％的NaOH溶液调节体系的pH为7后，加入2gTween 80，得到水相。

实施例3

(1)纳米交联剂的制备：

(2)油相的配制：

(3)水相的配制：

向200mL蒸馏水中依次加入40g丙烯酰胺、15g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2g二甲基二烯丙基氯化铵、0.1g三烯丙基异氰脲酸酯，使用质量分数为30％的NaOH溶液调节体系的pH为7后，加入2g Tween 80，得到水相。

实施例4

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是纳米交联剂加入量为10g。

实施例5

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是三烯丙基异氰脲酸酯加入量为0.3g。

实施例6

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是Span80加入量为15g，Tween80加入量为1g。

实施例7

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是步骤(4)中反应在60℃下进行。

实施例8

一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是步骤(3)中将体系pH调节为8。

对比例1

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法如实施例1步骤(2)-(4)所述，所不同的是步骤(2)中不加入纳米交联剂。

对比例2

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)同实施例1步骤(1)。

(2)向200mL蒸馏水中依次加入30g丙烯酰胺、20g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2g二甲基二烯丙基氯化铵、0.1g三烯丙基异氰脲酸酯，使用质量分数为30％的NaOH溶液调节体系的pH为7，得到水相。

(3)将5g步骤(1)制备的纳米交联剂溶于10mL乙醇中，得到溶液，之后将上述溶液加入步骤2制备的水相中，得混合液；在氮气气氛下，向所得混合液中加入质量分数为10％的引发剂水溶液3g，在70℃条件下反应4小时，反应过程中搅拌速度为300r/min；反应完成后，向反应液中加入丙酮，析出固体，之后过滤，之后将过滤所得固体使用乙醇洗涤后烘干，即得到水基钻井液用聚合物降滤失剂。

本对比例使用水溶液自由基聚合法制备水基钻井液用聚合物降滤失剂。

对比例3

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法如实施例1步骤(2)-(4)所述，所不同的是步骤(2)中不加入纳米交联剂和步骤(3)中不加入多烯单体三烯丙基异氰脲酸酯。

对比例4

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是步骤(3)中丙烯酰胺加入量50g，并且不加入抗高温单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。

对比例5

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是步骤(3)中不加入多烯单体三烯丙基异氰脲酸酯。

对比例6

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是步骤(2)中将纳米交联剂替换为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

对比例7

一种水基钻井液用聚合物降滤失剂的制备方法如实施例1所述，所不同的是步骤(3)中不加入阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵。

试验例

对实施例1-8及对比例1-7制备的降滤失剂进行如下性能评价：

一、降滤失剂对钻井液流变参数和常温常压滤失量的影响

基浆的配制：向400mL蒸馏水中边搅拌边缓慢加入16g膨润土，然后在室温条件下老化24h，配制成膨润土基浆。

钻井液样品配制：分别向400mL膨润土基浆中加入1％的实施例1-8以及对比例1-7制备的降滤失剂(即400mL膨润土基浆中加入4g降滤失剂)，在3000r/min条件下搅拌20min，得到钻井液样品；另外，分别向400mL膨润土基浆中加入3％的SMP-1、SMP-2、磺化沥青粉FT-1(即400mL基浆中分别加入12g SMP-1、SMP-2、磺化沥青粉FT-1)，在3000r/min条件下搅拌20min，得到的钻井液样品做对比。

性能测试：根据美国石油协会(API)标准(API RP 13B-1,2009)测试所配制的钻井液的流变参数(表观粘度AV、塑性粘度PV、动切力YP)和常温常压滤失量，实验结果见表1。

表1

由表1可以看出本发明实施例样品加入膨润土基浆中，增粘效果明显，所得钻井液粘度较大且滤失量较小，降滤失效果明显，与加入对比例样品、SMP-1、SMP-2、磺化沥青粉FT-1所得钻井液相比，加入本发明实施例产品的钻井液粘度高，滤失量低。但是对比例所得降滤失剂的性能优于SMP-1、SMP-2、磺化沥青粉FT-1。

从实施例1和实施例4可以看出，纳米交联剂加入量的增加能够显著增加样品的粘度，降低滤失量。实施例6和实施例8分别改变了乳化剂的加入量和pH值，与实施例1相比，所得钻井液的粘度和滤失量相差不大，说明乳化剂少量的变化和pH值轻微浮动对合成产品的性能影响不大。实施例7将反应温度改为60℃，与实施例1相比温度降低，粘度稍微有所增加，但滤失量相差不大。

通过对比例1可以看出，将对比例1未加纳米交联剂制备的降滤失剂加入膨润土基浆所得钻井液样品，与加入实施例1制备的降滤失剂所得钻井液样品相比，粘度有所降低，滤失量明显增大，表明纳米交联剂对产品性能影响较大；从对比例2中可以看出，采用水溶液自由基聚合法与反相乳液聚合法相比，所得降滤失剂产品性能稍差，原因是采用水溶液自由基聚合法合成的产物分子量要小于采用反相乳液聚合法合成的产物，分子量降低导致降滤失剂加入基浆中所得钻井液的粘度降低，滤失量增大，所以反相乳液聚合法要优于水溶液自由基聚合法；对比例3未加入交联剂即未加入纳米交联剂和多烯单体，可以看出所得降滤失剂产品性能最差，加入基浆中所得钻井液的粘度最低，滤失量最大，这是由于交联剂能够对聚合物进行轻度交联，限制分子链的自由移动，可显著提高聚合物本身的抗水解能力；对比例4未加入抗高温单体，合成产品的性能较差，可以看出抗高温单体对于产品的性能有很大的影响，但对比例4中由于加入了纳米交联剂，导致性能有了很大的提升，所以交联剂的交联作用对于产品的性能影响最大。对比例5中未加入多烯单体，多烯单体可起到交联剂的作用，未加入多烯单体的所得降滤失剂的性能较差，但是优于对比例1；从对比例6可以看出，纳米交联剂的交联作用要大于普通有机交联剂，使用纳米交联剂的实施例产品滤失量较低，而使用普通有机交联剂的对比例6滤失量偏高；从对比例7中可以看出，阳离子单体对产品的性能有提升作用，不加阳离子单体的对比例7滤失量较大，这是由于阳离子单体可以吸附在黏土表面，达到稳定胶体颗粒作用。

二、超高温处理后钻井液的性能变化

钻井液老化处理：利用滚子加热炉，对钻井液样品进行老化处理，处理温度为220℃，时间为16h；其中钻井液样品的配制参见试验例一中钻井液样品的配制。

老化后性能测试：老化后，在3000r/min条件下搅拌20min，根据美国石油协会(API)标准(API RP 13B-1,2009)测试钻井液的流变参数(表观粘度、塑性粘度、动切力YP)和常温常压滤失量。

高温高压滤失量测定：由于仪器温度限制，测定老化后的钻井液的高温高压滤失量，测定条件为180℃×3.5MPa。

实验结果见表2。

表2

由表2可以看出，220℃老化后由于高温和降滤失剂的水解，导致膨润土基浆加入降滤失剂后所得钻井液的粘度降低，滤失量增加，但粘度和滤失量仍远远高于基浆，说明高温条件下降滤失剂仍能维持性能。将实施例制备的降滤失剂加入膨润土基浆中所得钻井液在高温老化后粘度要高于加入对比例、SMP-1、SMP-2和磺化沥青粉FT-1所得钻井液，且滤失量较低，均未超过10mL，说明本发明实施例制备的降滤失剂具有很好的抗温性能。

向膨润土基浆中加入对比例1未加入纳米交联剂制备的降滤失剂所得钻井液，高温老化后粘度降低较多，滤失量增加，说明纳米交联剂对于提高降滤失剂的抗温性有着重要的作用；对比例2采用水溶液自由基聚合法导致合成聚合物的分子量降低，性能下降；对比例3未加交联剂即未加入纳米交联剂和多烯单体，聚合物未进行轻度交联，导致抗温性能大大降低，从结果可以看出，高温老化后钻井液的粘度过低，滤失量最大，这一结果再一次说明了对聚合物进行适度的交联能够显著提高聚合物本身的抗温性和抗水解能力；对比例4未加入抗高温单体，合成的降滤失剂失去了阴离子的稳定胶体颗粒作用，虽然加入了交联剂进行适度交联，但效果较差。对比例5中没有加入多烯单体，只有纳米交联剂，有一定的抗温效果，但是性能弱于实施例产品。对比例6证明了纳米交联剂性能优于常规交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，这是由于N,N-亚甲基双丙烯酰胺形成的交联结构在高温下易分解，原因是N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的酰胺基团高温易水解。对比例7说明阳离子单体对产品的性能有提升作用，不加阳离子单体的对老化后API滤失量和高温高压滤失量较大，这是阳离子单体具有一定的吸附和护胶作用，有利于降低滤失量。

加入实施例制备的降滤失剂所得钻井液的高温高压滤失量都小于30.4mL，最优的为24mL。与加入对比例、SMP-1、SMP-2和磺化沥青粉FT-1所得钻井液相比，要远远优于对比例和SMP，虽然高温高压滤失量略低于磺化沥青FT-1，但实施例加量较小，均为1％，加入量小于磺化沥青粉FT-1，且效果相近。说明本发明抗超高温降滤失剂具有显著的效果。

三、环保性能测试

采用发光细菌法评价降滤失剂的生物毒性，以发光细菌的发光能力减弱一半时待评价物质的浓度EC50为评价指标，EC50值越大，说明待评价物质的毒性越低。测试仪器为LUMIStox300型生物毒性测试仪，测试浓度为2％。采用化学需氧量(COD_Cr)测试仪和生物需氧量(BOD₅)测试仪测试样品的化学需氧量和生物需氧量，并计算BOD/COD的比值。BOD/COD值越大，说明评价物质的生物降解性越好。测试仪器为哈希DR1010 COD快速测定仪和青岛绿宇环保科技有限公司LY-05型BOD自动快速测定仪。其结果如表3所示。

表3

实施例	EC<sub>50</sub>/ppm	毒性等级	BOD<sub>5</sub>/COD<sub>Cr</sub>	降解性
					实施例1	55460	无毒	31.50％	易降解
实施例2	45970	无毒	29.70％	易降解
					实施例3	49510	无毒	30.10％	易降解
实施例4	48580	无毒	26.30％	易降解
					实施例5	54870	无毒	27.10％	易降解
实施例6	48590	无毒	28.40％	易降解
					实施例7	35050	无毒	31.20％	易降解
实施例8	40610	无毒	26.70％	易降解

从表3可以看出，各实施例产品EC50＞30000ppm，BOD5/CODCr大于25％，表明其无毒易生物降解，环保性能良好。

综合以上数据可以看出，本发明抗超高温降滤失剂具有显著的优点：首先纳米交联剂的加入对聚合物进行了轻度交联，限制了分子链的自由移动，提高了聚合物本身的抗温性和抗水解能力，纳米交联剂颗粒本身抗温性能较强，纳米颗粒的加入也进一步提高了聚合物的抗温性，因此本发明能够抗220℃超高温，超高温老化后仍然具有优异的降滤失效果；第二，本发明无毒易生物降解，环保性能良好，有利于提高钻井液的环保性能和油气勘探开发的可持续发展水平。

Claims

1.一种水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，包括步骤如下：

（1）将纳米锂皂石和硅烷偶联剂依次加入溶剂中，搅拌条件下进行反应；反应完成后，经过滤、洗涤、干燥、研磨得到纳米交联剂；所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或两种；所述的纳米锂皂石为片状纳米颗粒，直径为15-25nm，厚度为1-2nm；所述的纳米锂皂石和硅烷偶联剂的质量比为2-10：1；

（2）将Span 80溶于白油中，之后加入步骤（1）制备的纳米交联剂，得到油相；所述的Span 80的质量与白油的体积之比为0.02-0.06g:1mL；所述的Span 80与纳米交联剂的质量比为0.8-3.2:1；

（3）将酰胺类单体、抗高温单体、阳离子单体、多烯单体依次加入蒸馏水中，调节体系pH至6-9后，加入Tween 80，得到水相；所述的多烯单体为二乙烯基苯、三烯丙基异氰脲酸酯或二烯丙基二苯基硅烷；所述的多烯单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.5-2.5g：1L；

（4）将油相和水相混合，之后进行乳化，得到乳液；在氮气气氛下，向上述乳液中加入引发剂水溶液，搅拌条件下进行反应；反应完成后，向反应液中加入沉淀剂，经过滤、洗涤、干燥，得到水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂。

2.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的纳米锂皂石和硅烷偶联剂的质量比为4-6：1。

3.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的溶剂为丙酮、甲苯、二甲苯、丁酮或石油醚；所述的纳米锂皂石的质量与溶剂的体积之比为0.1-0.2g:1mL。

4.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的搅拌速率为200-400r/min；所述反应温度为60-80℃，反应时间为4-7h；所述的洗涤为用乙醇进行洗涤；所述的研磨为将产物研磨成小于200目的粉末。

5.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺；所述酰胺类单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.15-0.2g：1mL；

所述的抗高温单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠中的一种或两种以上的组合；所述的抗高温单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.075-0.125g：1mL；

所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、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中的一种或两种的组合；所述的阳离子单体的质量与蒸馏水的体积之比为0.01-0.025g：1mL。

6.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中采用质量分数为30%的NaOH溶液调节体系的pH；

所述的Tween 80的质量与蒸馏水的体积之比为0.005-0.02g：1mL。

7.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述油相中的白油与水相中的蒸馏水的体积比例为3:1.5-2；

所述的乳化为使用剪切乳化机在2000r/min条件下乳化5min；

所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢的一种或两种以上的组合；所述引发剂加入量为酰胺类单体、抗高温单体、阳离子单体、多烯单体总质量的0.1-1%；所述引发剂水溶液的质量分数为10%。

8.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的搅拌速率为200-400r/min；所述反应温度为60-80℃，反应时间为4-6h。

9.根据权利要求1所述的水基钻井液用环保型抗超高温降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的沉淀剂为丙酮；所述的洗涤为用乙醇进行洗涤；所述干燥为在90-110℃下干燥4-6h。