CN114591720B - 一种抗高温抗饱和盐钻井液用增粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗高温抗饱和盐钻井液用增粘剂及其制备方法，涉及石油工业的油田化学领域，该增粘剂的原料包括丙烯酸酯类物质、烯基磺酸类物质、季铵阳离子盐、丙烯酰胺及其衍生物、无水乙醇、蒸馏水、双烯单体、纳米纤维素、羟甲基纤维素、表面活性剂和引发剂。该增粘剂在高温高盐情况下性能优良，将其应用在钻井液中有利于目前深井、超深井钻井过程中钻遇盐膏层时维持钻井液的性能，保证钻井过程的安全进行。

Description

一种抗高温抗饱和盐钻井液用增粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田化学领域，具体涉及一种抗高温抗饱和盐钻井液用增粘剂及其制备方法。

背景技术

在钻井过程中，为了保证钻井液具有适当的粘度以及良好的流变性，需要添加增粘剂来提高钻井液的粘度。钻井液增粘剂除了能起到增粘作用，还兼有包被剂、降滤失剂及流型调节剂等的作用。钻井液增粘剂不但能提高钻井液的粘度，控制钻井液的流变性，还能提高钻井液的携岩能力，从而清洁井眼，保证钻井过程安全高效的进行。但随着石油及天然气需求量的激增，油气开采已经进入到深井、超深井等复杂地质情况的开发阶段。而我国深部储层深度普遍超过5000m，目前最深接近9000m，井底温度高，且大多地区存在大段盐膏层。所以越来越高的井底温度以及钻遇盐膏层等苛刻条件对钻井液的抗高温抗盐性能提出了更高的要求。在高温高盐条件下，钻井液中的各种组分会发生降解，降粘，失效等变化，从而使钻井液的性能发生剧变，并且不易调整和控制。而伴随着钻井液的降粘失效，钻井液携岩能力下降从而造成钻井液中固相含量很高。这种情况下，发生卡钻及井漏等井下复杂情况的可能性会大大增加，钻井液的流变性和滤失量也会难以调控。目前油田常用的增粘剂如：纤维素类、改性瓜胶、黄原胶和合成聚丙烯酰胺类等都存在不足。

目前常用的纤维素类处理剂有羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。羟乙基纤维素是一种非离子型水溶性聚合物，它主要由纤维素经过碱化和醚化制得，其本质是向纤维素中引入了弱水化基团—羟乙基，该基团在水中不电离，而是以整个基团起作用。羟乙基纤维素的水溶性和水溶液的粘度与其醚化度有关，醚化度越高，水溶性越好，其水溶液粘度也越高。羟乙基纤维素分子内及分子间存在大量的氢键缔合，在水溶液中具有良好的增粘性、剪切稀释性和触变性。由于其水化基团羟基和羟乙基是以整个基团起作用，所以羟乙基纤维素具有一定的抗盐、抗钙能力，但羟乙基纤维素分子葡萄糖链节上甙键在高温下易断裂，所以抗温性较差，一般不超过120℃。植物胶分子如瓜胶中含带有多羟基的半乳糖、甘露糖等结构，所以分子链上大量的羟基通过氢键与水分子结合，发生溶胀和溶解，增加了分子间的接触和内摩擦力，从而获得较高的溶液粘度，具有较好的增粘、悬浮能力。但是，由于其分子中多含甙键，抗温能力差，一般情况下，抗温性不足100℃。因此，植物胶类增粘剂只能在浅井中应用。黄原胶分子中含有多个羟基、羧基等水化基团，其侧链可经反向旋转缠绕主链。当状态有序时，通过氢键作用，分子中形成双螺的螺旋式结构，该结构主要由非共价键联接，可形成整齐排列的螺旋状聚合体，其分子刚性强、在水溶液中状态舒展，所以增粘能力较强。但它的螺旋结构对温度敏感，随温度的升高，分子结构出现有序向无序转变，溶液粘度下降。在温度超过120℃的较高温度下，黄原胶分子易发生热氧化降解，造成溶液粘度大量损失，丧失特性。合成聚丙烯酰胺类具有较高的相对分子质量，在钻井液中起增粘作用，可提高动、静切力，作用效果与黄原胶相当。但聚丙烯酰胺容易热氧化降解，当温度高于90℃时，就会发生比较严重的热降解现象，这限制了其使用范围。抗盐性能较差，在NaCl盐水中分子链卷曲，遇Ca²⁺、Mg²⁺离子形成络合物絮凝沉淀，增粘能力严重变差甚至失效，从而导致钻井液性能变坏。目前提高聚丙烯酰胺类聚合物抗降解能力的主要途径是，向其分子中引入耐温耐盐基团，提高聚合物分子刚性，进而改善聚合物分子的抗温、抗盐性能。

专利CN101955564A(一种钻井液用抗高温抗盐增粘剂的制备方法)报道了一种适用于高温、高盐条件下的钻井液用增粘剂的制备方法。所述增粘剂在高温高盐的钻井液中能有效调节流型、絮凝包被钻屑、抑制页岩水化分散。该发明在井底温度150℃左右的情况下具有热稳定性好、抗温能力强的特点；合成工艺简单且其抗盐性能好，在10％以上的NaCl溶液中仍能够使用，在150℃-180℃的钻井液中岩屑滚动回收率达到93％以上，适用于各类水基钻井液体系，特别是高温含盐的水基钻井液体系。专利CN105038733A(一种钻井液用抗高温聚合物增粘剂及其制备方法)报道了一种钻井液用抗高温聚合物增粘剂及其制备方法，该增粘剂抗温能力强，增粘性能好，同时兼有一定降滤失作用。抗温能力达180℃，在低粘土钻井液中抗温能力达230℃，但对于抗盐能力没有涉及。专利CN107828015A(一种钻井液用抗高温增粘剂的制备方法)报道了一种钻井液用抗高温增粘剂的制备方法，该产品增粘性能突出，在钻井液中加入少量该产品就可有效增加钻井液的粘度，同时还有一定的降滤失性。在240℃下热滚后，钻井液的表观粘度与动塑比下降幅度较大，但增粘剂并未完全降解，在240℃下仍然有一定的抗温性，但对于抗盐能力没有涉及。文献(闫丽丽.抗温抗饱和盐聚合物钻井液降滤失增粘剂的研制及应用[D].中国地质大学(北京)，2013.)中报道研制出了新型抗温抗饱和盐聚合物微乳液增粘剂(PADA)，在淡水基浆、复合盐水基浆和饱和盐水基浆中高温老化后均具有良好的降滤失增粘性能。170℃饱和盐条件下，PADA微乳液的增粘效果优于国内现有产品，与国外产品相当，还具有较好的降滤失和包被抑制性能。文献(谢彬强.深部潜山储层钻井液高温增粘剂及作用机理研究[D].中国石油大学(华东),2013.)中报道研制出了新型抗温聚合物增粘剂(SDKP)。对比实验表明，新型增粘剂SDKP水溶液的增粘、抗温、抗盐性能均优于国外同类代表性产品(HE300)。1％的SDKP在5％NaCl盐水溶液中经140℃/16h后粘度保持率为85.7％，但在更高温度下(≥150℃)，盐水溶液迅速降解。

综上所述，现有报道的水基钻井液增粘剂，有的虽然抗温性能极佳，甚至达到240℃，但也是几近失效，且还是在淡水钻井液体系中维持性能，对于较高温高盐条件下的增粘效果并未提及；有的抗温抗盐性能同时满足，但耐温程度不高150℃左右，且仅是高盐条件下，未达到饱和盐。所以目前研制的水基钻井液增粘剂都仅仅是满足抗温或抗盐性能的一方面，仍然难以满足现场需求。

因此，现有的水基钻井液增粘剂在技术和性能上仍有较大的改进提升余地。而性能优良的抗高温抗饱和盐钻井液增粘剂有利于目前深井、超深井钻井过程中钻遇盐膏层时维持钻井液的性能，保证钻井过程的安全进行。

发明内容

本发明针对现有钻井液增粘剂在高温高盐情况下性能不足的问题，旨在研发一种抗高温抗饱和盐增粘剂加入到钻井液中，由于增粘剂结构上同时带有两性离子基团，可以有效的吸附和桥连黏土颗粒，具有良好的增粘效果；同时具有对盐不敏感的磺酸基团，增强了其抗盐性能；结构中的疏水侧链可在高温高盐环境下产生缔合，从而表现出良好的高温增粘性，加之适度的交联结构也增强了其抗温性能；而且羟甲基纤维素和纳米材料的加入，不但能够协同增粘还能够有效调节流型维持钻井液的粘度和流变性。以上结构特点使得本发明可以在高温高盐的钻井环境下调节钻井液流型，保持粘度和切力，顺利携岩从而到达安全钻井的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种钻井液用增粘剂，包括丙烯酸酯类物质、烯基磺酸类物质、季铵阳离子盐、丙烯酰胺及其衍生物、无水乙醇、蒸馏水、双烯单体、纳米纤维素、羟甲基纤维素、表面活性剂和引发剂；

所述丙烯酰胺及其衍生物包括丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或几种。

进一步地，所述增粘剂按重量份数计，包括：丙烯酸酯类物质1-2份、烯基磺酸类物质2-4份、季铵阳离子盐2-4份、丙烯酰胺及其衍生物5-10份、无水乙醇5-10份、蒸馏水50-100份、双烯单体0.05-0.1份、纳米纤维素0.01-0.05份、羟甲基纤维素0.1-0.3份、表面活性剂0.01-0.02份和引发剂0.02-0.1份。

优选地，所述增粘剂按重量份数计，包括：丙烯酸酯类物质1份、烯基磺酸类物质2份、季铵阳离子盐2份、丙烯酰胺及其衍生物5份、无水乙醇5份、蒸馏水50份、双烯单体0.05份、纳米纤维素0.05份、羟甲基纤维素0.1份、表面活性剂0.01份和引发剂0.02份。

进一步地，所述丙烯酸酯类物质包括丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。

进一步地，所述烯基磺酸类物质包括乙烯基磺酸、甲基丙烯磺酸、烯丙基磺酸，苯乙烯基磺酸中的一种或几种。

进一步地，所述季铵阳离子盐包括甲基丙烯基酰氧乙基三甲基氯化铵、2-甲基-丙烯酰氧乙基-三甲基氯化铵、2-甲基-3-甲基丙烯基酰氧丙基三甲基氯化铵、2-甲基2-烯丙基氯化铵中的一种或几种。

进一步地，所述双烯单体包括二乙烯苯、二乙烯基乙二醇、乙烯砜、四甲基二乙烯基二硅氧烷中的一种或几种。

进一步地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或与亚硫酸氢钠反应的氧化还原体系。

本发明还提供了上述增粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯类物质加入至无水乙醇中，充分混合，得到A液；

(2)将烯基磺酸类物质加入至蒸馏水中溶解，调节pH，得到初级母液；

(3)向初级母液中加入季铵阳离子盐、丙烯酸胺及其衍生物，得到母液；

(4)向母液中加入表面活性剂，充分混合，得到B液；

(5)将纳米纤维素与羟甲基纤维素在蒸馏水中溶解，超声分散，得到C液；

(6)向B液中加入A液，充分混合后加入双烯单体，得到混合液；

(7)将混合液加热后，搅拌并加入引发剂，充分混合后逐滴加入C液，恒温反应得到产物A；

(8)向产物A中加入丙酮和无水乙醇的混合液，洗涤、干燥、粉碎得到增粘剂。

进一步地，步骤(2)中所述pH＝6-7，使用质量分数为20％氢氧化钾溶液进行调节。

进一步地，步骤(7)中所述加热指加热至60-70℃。

进一步地，步骤(5)中所述超声分散的时间为10min；步骤(7)中所述引发剂提前溶解在蒸馏水中，所述混合具体为在氮气保护氛围条件下搅拌混合10min，所述逐滴加入的滴加时间为10min，所述恒温反应的时间为2-4h。

进一步地，步骤(9)中所述洗涤的次数为2-3次，其中，丙酮与无水乙醇体积比＝2:1，所述干燥的时间为9-12h。

本发明所取得的技术效果是：

(1)本发明的抗高温抗饱和盐增粘剂能有效提高钻井液粘度，与钻井液配伍性良好，不会破坏钻井液性能。

(2)本发明的抗高温抗饱和盐增粘剂由于结构上同时带有两性离子基团，可以有效的吸附和桥连黏土颗粒，加之适度的微交联结构增加了其粘度使得本发明具有良好的增粘效果。

(3)本发明的抗高温抗饱和盐增粘剂结构上具有对盐不敏感的磺酸基团，增强了其抗盐性能；结构中含有的疏水侧链可在高温高盐环境下产生缔合，从而表现出良好的高温增粘性。以上结构特点使得本发明增粘剂可以在高温高盐的钻井环境下保持粘度和切力，顺利携岩从而到达安全钻井的目的。

(4)本发明的抗高温抗饱和盐增粘剂除了能起到增粘作用，还兼有包被剂、降滤失剂及流型调节剂等的作用。羟甲基纤维素和纳米纤维素的加入不但能够协同增粘，还能有效调节流型，降低滤失量，即使在高温高盐条件下也能够很好地维持钻井液的流变性，且能够有效降低滤失量。

(5)本发明一剂多效，且抗温抗盐性能优良，有极大的推广应用价值。

具体实施方式

值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。

实施例1

一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入10g无水乙醇，向烧杯中加入2g丙烯酸甲酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入100g的蒸馏水，在搅拌条件下将4g乙烯基磺酸加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基2-烯丙基氯化铵，10g丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.02g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将0.1g纳米纤维素与0.2g羟甲基纤维素溶于10份蒸馏水中，用超声波分散仪分散10min，制得C液。

(6)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.1g二乙烯苯，充分搅拌，得到混合液。

(7)将C液移入恒压滴液漏斗中，将混合液倒入装有恒压滴液漏斗的四口烧瓶内，然后加热至60℃，快速搅拌加入0.04g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下搅拌混合10min，此时打开恒压滴液漏斗，控制滴加速率，逐滴加入，10min内滴加完毕后，保持恒温反应4h，得到产物。

(8)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

实施例2

一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入10g无水乙醇，向烧杯中加入2g丙烯酸乙酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入100g的蒸馏水，在搅拌条件下将4g对苯乙烯基磺酸钠加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基2-烯丙基氯化铵，10g甲基丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.04g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将0.05g纳米纤维素与0.4g羟甲基纤维素溶于10份蒸馏水中，用超声波分散仪分散10min，制得C液。

(6)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.1g二乙烯基乙二醇，充分搅拌，得到混合液。

(7)将C液移入恒压滴液漏斗中，将混合液倒入装有恒压滴液漏斗的四口烧瓶内，然后加热至70℃，快速搅拌加入0.04g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下搅拌混合10min，此时打开恒压滴液漏斗，控制滴加速率，逐滴加入，10min内滴加完毕后，保持恒温反应4h，得到产物。

(8)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

实施例3

一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入10g无水乙醇，向烧杯中加入2g的2-甲基丙烯酸甲酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入100g的蒸馏水，在搅拌条件下将4g甲基丙烯磺酸加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基-丙烯酰氧乙基-三甲基氯化铵，10gN，N-二甲基丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.04g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将0.04g纳米纤维素与0.5g羟甲基纤维素溶于10份蒸馏水中，用超声波分散仪分散10min，制得C液。

(6)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.1g乙烯砜，搅拌溶解，得到混合液。

(7)将C液移入恒压滴液漏斗中，将混合液倒入装有恒压滴液漏斗的四口烧瓶内，然后加热至70℃，快速搅拌加入0.1g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下搅拌混合10min，此时打开恒压滴液漏斗，控制滴加速率，逐滴加入，10min内滴加完毕后，保持恒温反应4h，得到产物。

(8)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

实施例4

一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入10g无水乙醇，向烧杯中加入2g的2-甲基丙烯酸乙酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入100g的蒸馏水，在搅拌条件下将4g烯丙基磺酸加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基2-烯丙基氯化铵，10g N，N-二乙基丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.02g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将0.02g纳米纤维素与0.6g羟甲基纤维素溶于10份蒸馏水中，用超声波分散仪分散10min，制得C液。

(6)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.1g二乙烯苯，充分搅拌，得到混合液。

(7)将C液移入恒压滴液漏斗中，将混合液倒入装有恒压滴液漏斗的四口烧瓶内，然后加热至65℃，快速搅拌加入0.1g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下搅拌混合10min，此时打开恒压滴液漏斗，控制滴加速率，逐滴加入，10min内滴加完毕后，保持恒温反应4h，得到产物。

(8)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，增粘剂按重量份数计，包括：丙烯酸酯类物质0.5份、烯基磺酸类物质0.5份、季铵阳离子盐1份、丙烯酰胺及其衍生物4份、无水乙醇2份、蒸馏水20份、双烯单体0.2份、纳米纤维素0.1份、羟甲基纤维素0.5份、表面活性剂0.05份和引发剂0.2份。

具体为：一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入8g无水乙醇，向烧杯中加入2g丙烯酸甲酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入80g的蒸馏水，在搅拌条件下将2g乙烯基磺酸加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基2-烯丙基氯化铵，16g丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.02g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将0.4g纳米纤维素与2g羟甲基纤维素溶于10份蒸馏水中，用超声波分散仪分散10min，制得C液。

(6)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.8g二乙烯苯，充分搅拌，得到混合液。

(7)将C液移入恒压滴液漏斗中，将混合液倒入装有恒压滴液漏斗的四口烧瓶内，然后加热至60℃，快速搅拌加入0.8g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下搅拌混合10min，此时打开恒压滴液漏斗，控制滴加速率，逐滴加入，10min内滴加完毕后，保持恒温反应4h，得到产物。

(8)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，不加入纳米纤维素和羟甲基纤维素。

具体为：一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入10g无水乙醇，向烧杯中加入2g丙烯酸甲酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入100g的蒸馏水，在搅拌条件下将4g乙烯基磺酸加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基2-烯丙基氯化铵，10g丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.02g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.1g二乙烯苯，充分搅拌，得到混合液。

(6)将混合液倒入四口烧瓶内，然后加热至60℃，快速搅拌加入0.04g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下保持恒温反应4h，得到产物。

(7)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，将双烯单体替换为三烯丙基胺。

具体为：一种钻井液用增粘剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在烧杯中加入10g无水乙醇，向烧杯中加入2g丙烯酸甲酯充分搅拌，制得A液。

(2)在另一个烧杯中加入100g的蒸馏水，在搅拌条件下将4g乙烯基磺酸加入烧杯中溶解，用质量分数为20％的氢氧化钾溶液，将pH值调为7，制得初级母液。

(3)向初级母液中加入4g的2-甲基2-烯丙基氯化铵，10g丙烯酰胺充分搅拌溶解制得母液。

(4)向母液中加入0.02g十二烷基磺酸钠，充分搅拌溶解后制得B液。

(5)将0.1g纳米纤维素与0.2g羟甲基纤维素溶于10份蒸馏水中，用超声波分散仪分散10min，制得C液。

(6)将B液移入大烧杯中，在高速搅拌的情况下倒入A液，使之充分混合；加入0.1g三烯丙基胺，充分搅拌，得到混合液。

(7)将C液移入恒压滴液漏斗中，将混合液倒入装有恒压滴液漏斗的四口烧瓶内，然后加热至60℃，快速搅拌加入0.04g过硫酸铵引发剂(提前溶解于2g蒸馏水中)在氮气保护氛围下搅拌混合10min，此时打开恒压滴液漏斗，控制滴加速率，逐滴加入，10min内滴加完毕后，保持恒温反应4h，得到产物。

(8)将产物倒入烧杯，将丙酮与无水乙醇体积比为2:1的混合溶液倒入烧杯，用相同混合溶液洗涤3次，真空抽滤后，将得到的产物经真空干燥，持续加热烘干12h后粉碎制得增粘剂产品。

对实施例中制得的抗高温抗饱和盐增粘剂进行如下评价：在饱和盐水基浆中180℃/16h老化前后流变性测试、API滤失量以及高温高压滤失量测定。

饱和盐水基浆的配制：在高搅杯中倒入400mL蒸馏水，加入1.2g碳酸钠和140g氯化钠，在高速搅拌条件下加入16.0g钻井液试验配浆用膨润土，高速搅拌20min，在25℃下密闭养护24h后，高速搅拌5min。

样浆的配制：向饱和盐水基浆中加入4g实施例中配置的增粘剂，高速搅拌20min，在25℃下密闭养护24h后，高速搅拌5min。

样浆的老化：将样浆放入陈化釜中，然后放入滚子炉内，在180℃下滚动老化16小时后取出，冷却到室温倒入高搅杯中高速搅拌20min。

1.流变性能测试

采用六速旋转粘度计测量老化前后样浆的参数，根据Φ600、Φ300和Φ3的测量值(300rpm和600rpm时的粘度读数)计算流变参数，钻井液的流变参数按照下列各式计算：

表观粘度(AV)＝0.5×Φ600 (1)

塑性粘度(PV)＝Φ600-Φ300 (2)

动切力(YP)＝0.48×(2×Φ300-Φ600) (3)

静切力(GEL_10min)＝0.5×Φ3 (4)

2.滤失量测定

按照标准GB/T 16783.1-2014石油天然气工业钻井液现场测试第1部分中所述采用中压滤失仪测定样浆老化前后的API滤失量，采用高温高压滤失仪测定样浆180℃/16h老化后的高温高压滤失量。

实施例和对比例中制得的抗高温抗饱和盐增粘剂流变参数、抗温抗盐性能测定数据见表1。

表1抗高温抗饱和盐增粘剂性能测试

由表中测试数据可见，抗高温抗饱和盐增粘剂在饱和盐水基浆中经180℃热滚老化后，虽然粘度有所下降但仍具有良好的增粘效果，且滤失量较低，这说明抗高温抗饱和盐增粘剂具有优秀的的抗温抗盐、增粘以及降滤失性能。而相比于实施例1，对比例1由于反应快，AM加量大，粘度高但老化后粘度降低明显，溶解性差，滤失量大；对比例2老化前粘度较低，滤失量较大，老化后效果变差；对比例3交联效果最差，粘度最低，滤失量也最大。

本发明中的抗高温抗饱和盐增粘剂加入到钻井液中由于结构上同时带有两性离子基团，可以有效的吸附和桥连黏土颗粒，具有良好的增粘效果；同时具有对盐不敏感的磺酸基团，增强了其抗盐性能；结构中的疏水侧链可在高温高盐环境下产生缔合，从而表现出良好的高温增粘性，加之适度的交联结构也增强了其抗温性能。加入的纳米纤维素不但具有良好的亲水性还拥有良好的触变性和流变性与羟甲基纤维素一起能够起到协同增粘，调节流型的作用。

以上结构特点使得本发明中的抗高温抗饱和盐增粘剂可以在高温高盐的钻井环境下保持粘度和切力，保持流型顺利携岩。且在饱和盐水基浆中经180℃高温老化后，钻井液滤失量小，兼具降滤失剂的作用，一剂多效。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种钻井液用增粘剂，其特征在于：所述增粘剂的原料按重量份数计，包括：丙烯酸酯类物质1-2份、烯基磺酸类物质2-4份、季铵阳离子盐2-4份、丙烯酰胺及其衍生物5-10份、无水乙醇5-10份、蒸馏水50-100份、双烯单体0.05-0.1份、纳米纤维素0.01-0.05份、羟甲基纤维素0.1-0.3份、表面活性剂0.01-0.02份和引发剂0.02-0.1份；

所述丙烯酰胺及其衍生物包括丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或几种；

所述双烯单体包括二乙烯苯、二乙烯基乙二醇、乙烯砜、四甲基二乙烯基二硅氧烷中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的增粘剂，其特征在于：所述丙烯酸酯类物质包括丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的增粘剂，其特征在于：所述烯基磺酸类物质包括乙烯基磺酸、甲基丙烯磺酸、烯丙基磺酸，苯乙烯基磺酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的增粘剂，其特征在于：所述季铵阳离子盐包括甲基丙烯基酰氧乙基三甲基氯化铵、2-甲基-丙烯酰氧乙基-三甲基氯化铵、2-甲基-3-甲基丙烯基酰氧丙基三甲基氯化铵、2-甲基2-烯丙基氯化铵中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的增粘剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰或与亚硫酸氢钠反应的氧化还原体系。

6.如权利要求1-5任一项所述的增粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将丙烯酸酯类物质加入至无水乙醇中，充分混合，得到A液；

（2）将烯基磺酸类物质加入至蒸馏水中溶解，调节pH，得到初级母液；

（3）向初级母液中加入季铵阳离子盐、丙烯酰胺及其衍生物，得到母液；

（4）向母液中加入表面活性剂，充分混合，得到B液；

（5）将纳米纤维素与羟甲基纤维素在蒸馏水中溶解，超声分散，得到C液；

（6）向B液中加入A液，充分混合后加入双烯单体，得到混合液；

（7）将混合液加热后，搅拌并加入引发剂，充分混合后逐滴加入C液，恒温反应得到产物A；

（8）向产物A中加入丙酮和无水乙醇的混合液，洗涤、干燥、粉碎得到增粘剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述pH=6-7。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（7）中所述加热指加热至60-70℃。