CN113429525B - 一种抗高温油基钻井液提切剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗高温油基钻井液提切剂的制备方法，包括：1)将乳化剂水溶液乳化，然后加入抗高温单体和二烯单体，混匀后转移至高温高压反应釜中；2)于压力4.5MPa将引发剂滴加至高温高压反应釜中，于80‑110℃条件下，低速搅拌反应后加入反应终止剂，得到第一产物；3)保持压力不变，将第一产物温度降至60‑80℃后，通入惰性气体20min，以排出多余的气态二烯类单体，加入羧酸类单体，并滴加引发剂，低速搅拌反应2‑3h；4)再加入含氮功能单体，于60‑80℃温度下低速搅拌反应，即得。本发明还提供了该油基钻井液提切剂及其应用。该油基钻井液提切剂能够抗240℃高温。在高温环境下，仍然具有提切效果。
Description
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，具体地涉及一种具有嵌段结构的抗高温油基钻井液提切剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着我国钻井技术不断发展，石油与天然气勘探工作所面临的技术难题也越来越多，例如：超深高温高压井、大位移水平井和水敏性性地层等各种复杂地层。油基钻井液在上述复杂地层的应用广泛。油基钻井液有着一些水基钻井液无法相比的优势，例如：优良的润滑性、较强的抗温能力、极强的抑制性、对储层伤害较小、密度范围适应较广泛、高温状态下可以保持稳定性且钻井液可以回收反复利用。油基钻井液的优势也可以解决在钻井过程出现的复杂情况。所以对抗高温高密度的油基钻井液的需求也是越来越广泛。
油基钻井液普遍存在切力较低，导致钻井液在井底的悬浮性能较差，影响钻井液的动态携岩能力和静态悬屑能力。目前一般使用有机土等亲油胶体来提高钻井液的切力，但是有机土的加入必定会使得钻井液的表观粘度上升，在高温条件下有机土容易稠化，必然会导致机械钻速降低，从而降低经济效益。在保持钻井液良好的流变性的前提下，解决油基钻井液的动态携岩能力和静态悬屑问题日趋迫切。
目前主要是向钻井液中加入油基提切剂来提高油基钻井液的切力。现有油基钻井液提切剂的种类包括有机土增效剂、聚酯类提切剂、橡胶类提切剂、改性脂肪酸类提切剂、丙烯酰胺树脂及其衍生物。有机土增效剂通常是对膨润土的二次改性，如：丙酮、己二酮、二甲基甲酰胺等，本质上还是有机土的二次改性；聚酯类提切剂、改性脂肪酸类提切剂、丙烯酰胺树脂主要是由于分子内含有极性基团，增强油相与水相的相互作用，包括分子间和分子内氢键或静电吸引力，在钻井液中形成空间三维的网络结构；橡胶类提切剂是由非极性烯烃均聚或共聚形成，大分子橡胶具有较长的分子链，较大的流体力学尺寸，可以提高钻井液的切力。
提切剂的分子结构决定它的性能。合理的分子结构式使得提切剂具有抗高温以及提高钻井液切力的基础。目前油基钻井液提切剂分子结构的设计原则总结为以下：1)为了提高提切剂分子的抗温性能，使用稳定性强的主链结构，提高主链的分子结构的稳定性，例如使用碳碳主链或者为碳氮主链。2)分子结构中引入刚性侧基，例如苯环或者长链烷基，分子运动阻力增大可以增强主链刚性，也是提高分子的抗温性能。3)提切剂分子结构中引入极性强的基团，如酰胺基团、酯基等，增强油水间的相互作用，在钻井液中形成三维网络结构。
通过在提切剂分子中引入丙烯酸树脂类软单体形成软弹性单体，如：二烯类单体，与刚性硬单体易形成的硬塑性嵌段形成物理交联结构。分子中引入一种或多种功能单体，一般为含有-N-的官能团的功能单体，分子结构中引入该官能团使得聚合物在油基钻井液中具有良好的触变性，可以明显提高钻井液的切力和增强钻井液的凝胶结构，但是对不会明显增加钻井液的塑性粘度。国内外学者发明了油基提切剂，虽然具有较好的提切效果，但是普遍存在切力较差，悬浮稳定差，钻井液在未使用时易发生沉降；在钻井过程中，钻井液的携岩性能较差，经常导致钻井不能顺利进行。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明采用乳液聚合法，制备了一种抗高温高密度油基钻井液提切剂，在地层复杂环境下具有优良的性能，使得钻井液体系更加稳定，使得在高温条件下，钻井液随着温度升高，该提切剂具有较高的粘度指数，使得钻井液具有优良的触变性，且在高温条件下的粘度和切力变化较小。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种抗高温油基钻井液提切剂的制备方法，包括：
1)将乳化剂水溶液乳化，然后加入抗高温单体和二烯单体，搅拌混匀后得到混合溶液，将所述混合溶液转移至高温高压反应釜中；
2)于压力4.5MPa条件下，将引发剂滴加至所述高温高压反应釜中，于80-110℃条件下，低速搅拌反应3-6h后，加入反应终止剂，得到第一产物；
3)保持压力不变，将所述第一产物温度降至60-80℃后，通入惰性气体 20min，以排出多余的气态二烯类单体，向其中加入羧酸类单体，并滴加引发剂，低速搅拌继续反应2-3h，得到第二产物；
4)向第二产物中加入含氮功能单体，于60-80℃温度下，低速搅拌反应 2-3h，得到的乳液即为油基钻井液提切剂。
在根据本发明的一个实施方案的步骤1)中，乳化剂水溶液的浓度为 0.0625-0.125g/mL；乳化剂、抗高温单体和二烯单体的质量比为1：1-3：3-9；
优选地，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基联苯醚二磺酸钠(2A1)或壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)中一种，或者以任意比例混合的两种或多种；
所述抗高温单体选自苯乙烯、苯乙烯磺酸钠或对氟苯乙烯一种，或者以任意比例混合的两种或多种；
二烯单体选自丁二烯、异戊二烯、2,4-庚二烯-1-醇、顺,顺-己二烯二酸或 2,4-已二烯-1-醇中的一种，或者以任意比例混合的两种或多种。
在根据本发明的一个实施方案的步骤2)中，加入的引发剂与乳化剂的质量比为1：76-400；
优选地，所述引发剂选自过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯、过氧化叔丁基环己烷、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，或者以任意比例混合的两种或多种；
所述反应终止剂为十二硫醇或正十四硫醇，或者以任意比混合的十二硫醇 -正十四硫醇混合液。
在根据本发明的一个实施方案的步骤3)中，加入的引发剂、羧酸类单体与所述乳化剂的质量比为1：24-80：76-400；
优选地，所述引发剂选自过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯、过氧化叔丁基环己烷、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，或者以任意比例混合的两种或多种；
所述羧酸类单体选自衣康酸、巴豆酸、妥尔脂肪酸或柠康酸中的一种，或者以任意比例混合的两种或多种。
在根据本发明的一个实施方案的步骤4)中，所述含氮功能单体的加入量与所述乳化剂的质量比为：1：0.5-2；
所述含氮功能单体选自新戊胺、N-甲基乙酰丙酮胺、己胺、庚胺或琥珀酰胺中一种，或者以任意比例混合的两种或多种。
在根据本发明的一个实施方案的步骤1)和3)中还包括在反应前将调节反应液的Ph＝7。
在根据本发明的一个实施方案的，所述低速搅拌的转速为280-320r/min。
本发明还提供根据上述制备方法制备得到的油基钻井液提切剂。
本发明进一步提供了上述的油基钻井液提切剂在钻井中的应用。
本发明同时提供了一种油基钻井液，其包含所述的油基钻井液提切剂；优选地，所述油基钻井液提切剂在油基钻井液中的含量为0.8-1.2％。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1)本发明提供的油基钻井液提切剂能够抗240℃高温。在高温环境下，仍然具有提切效果。
2)本发明提供的油基钻井液提切剂在油基钻井液中具有优异的提切效果。在高密度油基钻井液环境中，随着提切剂的加入，体系的动塑比明显升高，初终切保持在合理值范围之内，为油基钻井液低粘高切提供了一种新方法，降低了钻井液有机土的加量，老化过后钻井液粘度变化小以及未出现明显的稠化现象，油基钻井液在高密度条件下具有较为优良的流变性和沉降稳定性。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
实施例1：油基钻井液提切剂1#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例2：油基钻井液提切剂2#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入2.5g SDBS和2.5g2A1，在2000r/min 条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例3：油基钻井液提切剂3#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min后转移到高温高压反应釜中，加入10g苯乙烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，反应釜中注入30g丁二烯气体，加压保持4.5MPa使其保持一种液体状态。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例4：油基钻井液提切剂4#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入5g苯乙烯和5g苯乙烯磺酸钠和30g异戊二烯，在2000r/min 条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例5：油基钻井液提切剂5#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa，加入10g苯乙烯和40g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，调节PH＝7。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为300r/min，反应3h，加入0.12g正十四硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g柠康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，加入0.025BPO，搅拌速度为300r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入10ml含5g新戊胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例6：油基钻井液提切剂6#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和15g异戊二烯和15g丁二烯气体，在2000r/min 条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例7油基钻井液提切剂7#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯磺酸钠和30g异戊二烯，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例8油基钻井液提切剂8#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.0125g过硫酸铵和0.0125g BPO，搅拌速度为300r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例9：油基钻井液提切剂9#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在110℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例10：油基钻井液提切剂10#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为300r/min，反应3h，加入0.06g十二硫醇和0.06g正十四硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例11：油基钻井液提切剂11#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含1.5g衣康酸溶液和1.5g巴豆酸混合液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025 BPO，搅拌速度为300r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例12：油基钻井液提切剂12#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.0125g BPO和0.0125g过氧化二异丙苯，搅拌速度为300r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，保持温度为70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
实施例13：油基钻井液提切剂13#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中，保持压力为4.5MPa。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)保持压力不变，将步骤2)中产物温度降低至70℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300 r/min，反应2h。
4)向步骤3)中加入2.5g N-甲基乙酰丙酮胺和2.5g己胺，保持温度为 70℃，搅拌速度为300r/min，反应3h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
对比例1：油基钻井液提切剂14#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和3g衣康酸溶液，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到反应釜中。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h。
3)向步骤2中加入5g N-甲基乙酰丙酮胺，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，保持温度为60℃，搅拌速度为300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
4)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
对比例2：油基钻井液提切剂15#
1)取80ml去离子水于烧杯中，加入5g SDBS，在2000r/min条件下乳化10min，加入10g苯乙烯和30g异戊二烯，在2000r/min条件搅拌20min，后转移到高温高压反应釜中。
2)向反应釜中逐滴加入0.025g过硫酸铵，在80℃条件下，搅拌速度为 300r/min，反应3h，加入0.12g十二硫醇，终止反应。
3)将步骤2中产物温度降低至80℃，通入氮气20min，排出多余的气态二烯类单体，向其中加入10ml含3g衣康酸溶液，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节PH＝7，滴加入0.025BPO，搅拌速度为300r/min，反应2h。
5)反应所生成的乳液即为油基钻井液提切剂。
对比例3：油基钻井液提切剂16#
如实施例1所述，但是不加引发剂BPO。
对比例4：油基钻井液提切剂17#
如实施例1所述，但不加反应终止剂。
实施例6性能评价方法
对制备的提切剂进行如下性能评价：
240℃高温处理前后钻井液的性能变化
钻井液配制：
254ml白油、4.5g汉科有机土、4.5g主乳化剂、8.5g辅乳化剂、12g氧化沥青、6g氧化钙、6g润湿剂、45ml 30％氯化钙水溶液，最后加入重晶石至密度为2.0g/cm3。
注：白油为山东石化5#白油；
有机土、主乳化剂、辅乳化剂、氧化沥青、润湿剂和氧化钙均由湖北汉科新技术股份有限公司提供。
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240℃，时间为16h。
老化后流变性能测试：
老化后，在10000r/min条件下搅拌20min，根据GBT 16783.2-2014测试所配制的钻井液的流变参数(表观粘度、塑性粘度、动切力和动塑比)，实验结果见表1。
表1
由表1可以看出，各实施例制备样品加入到钻井液中后，均产生明显的提切效果，与对比例相比提切效果均得到显著提高。
由实施例2可以看出，两种乳化剂对反应单体乳化，所形成的乳状液相对于对比例乳化剂的乳化结构更加稳定，对反映单体起到一定阻碍作用。
由实施例3和实施例6可以看出，异戊二烯与丁二烯相比都能在聚合物结构当中形成软弹性体的结构，但丁二烯形成的软弹性体的结构与苯乙烯所形成的硬弹性体的结构形成的物理交联较弱。改变丁二烯的比例可以改变物理交联强度。
由实施例4和实施例7可以看出，苯乙烯与苯乙烯磺酸钠的混和单体并不能使得产物具更强的刚性，加入了磺酸基团，提高了聚合物的亲水性，具有较高的表观粘度和塑性粘度。
由实施例5和实施例10可以看出，反应终止剂的种类以及不同种类的不同配比，对整个聚合物的合成没有较大影响，但聚合物分子量越大，聚合物粘度随之升高，切力也相应升高。
由实施例8和实施例9可以看出，第一步聚合反应中引发剂的种类以及不同引发剂含量的变化，会导致第一步反应出现爆聚，温度太高会加快反应速度，这两个变量的增加都会导致聚合物的分子量变大，粘度也会随之变高。
由实施例11可以看出，改变羧酸基团的数量，会导致酰胺基团的量，降低亲水基团的数量，一定程度上降低粘度。
由实施例12可以看出，第二步引发剂中BPO显得尤为重要，加入过氧化二异丙苯对反应基本没有影响。
由实施例13可以看出，改变含-N-功能单体的分子长度，会略微改变其粘度，影响整个体系的粘度。
通过对比例1可以看出，聚合物仅有极性酰胺基团而不存在物理交联网络，虽然钻井液切力有提升，但效果不明显。同样的，在对比例2中，聚合物仅存在物理交联网络，钻井液切力提升也不是很明显。由对比例3可以得出，引发剂BPO对第二步反应至关重要，虽然钻井液流变发生改变，但是实际上生成了两个产物，第一步反应完成后不能对第二步反应完成接枝，切力变化不明显。从对比例4可以看出，未加反应终止剂，会使得产物分子量变得极大，使得钻井液表观粘度和塑性粘度变得很大，从而影响钻井液性能。
在加入提切剂后，钻井液体系的破乳电压明显变大，说明提切剂具有增强油水界面作用，使得油包水乳液的稳定性增强。
老化前后电稳定性测试：
老化后，在10000r/min条件下搅拌20min，根据GB/T 16783.2-2012测定油基钻井液老化前后的破乳电压。
老化前的破乳电压均为2048V。
老化后破乳电压如表2所示。
表2
| 序号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# | 8# | 9# | 10# |
| ES | 598 | 1338 | 1127 | 954 | 871 | 1023 | 956 | 951 | 946 | 899 |
续：
| 序号 | 11# | 12# | 13# | 14# | 15# | 16# | 17# | 18# |
| ES | 846 | 938 | 1121 | 994 | 668 | 602 | 645 | 699 |
老化后钻井液的破乳电压均降低，说明乳化剂在老化过后乳化效果变差。但是在加入提切剂的体系中，破乳电压均大于1#。提切剂的加入增强了油水界面的强度，在油水界面上的油和水更加难以混和，有利于乳液稳定性。
老化后静态沉降测试：老化后，在10000r/min条件下搅拌20min，在80℃的烘箱中静止24h，分别测试钻井液柱上部的密度ρtop和钻井液下部的密度ρbottom，按以下公式计算钻井液静态沉降因子。
/>
SF—沉降因子，无量纲；
ρtop—钻井液液柱上部(游离液体下层)密度，g/cm3；
ρbottom—钻井液液柱底部密度，g/cm3；
计算结果表示到4位有效位数。
实验结果见表3。
表3
| 序号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# | 8# | 9# | 10# |
| SF | 完全沉淀 | 0.5009 | 0.5013 | 0.5017 | 0.5018 | 0.5023 | 0.5089 | 0.5076 | 0.5025 | 0.5112 |
续：
| 序号 | 11# | 12# | 13# | 14# | 15# | 16# | 17# | 18# |
| SF | 0.5069 | 0.5046 | 0.5063 | 0.5112 | 0.5317 | 0.5321 | 0.5398 | 0.5386 |
SF为0.5是说明油基钻井液在此条件下未发生沉降，SF>0.52时说明在此条件下油基钻井液的静态沉降稳定较差。由表2可以看出，没有加入提切剂的钻井液在高温老化过后沉降稳定性极差，沉降极其严重。在加入提切剂之后，钻井液的沉降稳定明显变好，SF<0.52。且在存在物理交联结构和酰胺基团交联结构的提切剂的效果最好。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种抗高温油基钻井液提切剂的制备方法，其特征在于，包括：
1)将乳化剂水溶液乳化，然后加入抗高温单体和二烯单体，搅拌混匀后得到混合溶液，将所述混合溶液转移至高温高压反应釜中；
2)于压力4.5MPa条件下，将引发剂滴加至所述高温高压反应釜中，于80-110℃条件下，低速搅拌反应3-6h后，加入反应终止剂，得到第一产物；
3)保持压力不变，将所述第一产物温度降至60-80℃后，通入惰性气体20min，以排出多余的气态二烯类单体，向其中加入羧酸类单体，并滴加引发剂，低速搅拌继续反应2-3h，得到第二产物；
4)向第二产物中加入含氮功能单体，于60-80℃温度下，低速搅拌反应2-3h，得到的乳液即为油基钻井液提切剂；
步骤1)中，乳化剂水溶液的浓度为0.0625-0.125g/mL；乳化剂、抗高温单体和二烯单体的质量比为1：1-3：3-9；所述抗高温单体选自苯乙烯、苯乙烯磺酸钠或对氟苯乙烯中的一种；二烯单体选自丁二烯、异戊二烯、2,4-庚二烯-1-醇、顺,顺-己二烯二酸或2,4-己二烯-1-醇中的一种；
步骤3)中，加入的引发剂、羧酸类单体与所述乳化剂的质量比为1：24-80：76-400；所述羧酸类单体选自衣康酸、巴豆酸、妥尔脂肪酸或柠康酸中的一种；
步骤4)中，所述含氮功能单体的加入量与所述乳化剂的质量比为：1：0.5-2；所述含氮功能单体选自新戊胺、N-甲基乙酰丙酮胺、己胺、庚胺或琥珀酰胺中一种。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤2)中，加入的引发剂与乳化剂的质量比为1：76-400；
所述引发剂选自过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯、过氧化叔丁基环己烷、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种；
所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基联苯醚二磺酸钠或壬基酚聚氧乙烯醚中的一种；
所述反应终止剂为十二硫醇或正十四硫醇，或者以任意比混合的十二硫醇-正十四硫醇混合液。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)和3)中还包括在反应前调节反应液的PH＝7。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述低速搅拌的转速为280-320r/min。
5.一种抗高温油基钻井液提切剂，其特征在于，根据权利要求1-4中的任一项所述的制备方法制备的。
6.如权利要求5所述的抗高温油基钻井液提切剂在钻井中的应用。
7.一种油基钻井液，其特征在于，包含如权利要求5所述的油基钻井液提切剂；所述油基钻井液提切剂在油基钻井液中的含量为0.8-1.2％。
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