CN115160995B - 一种钻井液用降粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用降粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钻井液用降粘剂及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：将反应单体和醚类稀释剂加入水中混匀，通氮后分阶段加入第一还原剂引发反应，得到第一反应溶液；将反应单体和温度稳定剂加入至所述第一反应溶液中混匀，并将第二氧化剂加入至所述第二混合溶液中，通氮后经第二还原剂引发反应，得到第二反应溶液；之后将交联剂、表面改性剂、表观粘度剂和消泡剂加入加入至所述第二反应溶液中，通氮后反应得到所述钻井液用降粘剂。本发明中制备得到的钻井液用降粘剂在降粘效果好的基础之上，同时兼具优异的抗温和抗剪切性能，能够满足现有深井的高温环境。

Description

一种钻井液用降粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井助剂技术领域，特别涉及一种钻井液用降粘剂及其制备方法。
背景技术
在各种钻井液处理剂中，降粘剂起十分关键的作用，其能够直接降低泥浆的粘度、改变钻井液的流变性能；近年来，随着浅层油藏含量的减少与能源需求量的增加，国内外油田致力于向深井、超深井钻探，一般深部地层井底温度较高，普遍均在200℃以上；如胜利油田钻探8000多米的超深井，井底温度超过220℃，大庆油田松辽盆地北部钻探4000～6000m的深井，井底温度在180～240℃之间，新疆油田计划在克拉玛依莫索湾背斜上钻莫深1井，该井设计井深7380m，预计井底温度超过200℃。
目前，常用的降粘剂主要为天然材料改性后的产品(如丹宁、栲胶、木质素等改性)或低分子量的聚丙烯酰胺产品；它们均存在降粘效果差，一般需要添加较多的含量才能起到降粘效果，但降粘剂加入量过多会明显削弱钻井液的包被、滤失等其他性能，并且现有的降粘剂产品还存在耐温温度低于200℃和抗剪切性能差的缺点，因此，为了解决现有降粘剂性能与深井环境的矛盾，针对现有降粘剂产品出现的不足，需要开发一种降粘效果好，同时兼具优异的抗温抗剪切性能，能够满足深井环境的降粘剂，这对钻井液的应用和研究具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种钻井液用降粘剂及其制备方法，制备得到的钻井液用降粘剂在降粘效果好的基础之上，同时兼具优异的抗温和抗剪切性能，能够满足现有深井的高温环境。
第一方面，本发明提供了一种钻井液用降粘剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将反应单体和醚类稀释剂加入水中混匀，得到第一混合溶液，将第一氧化剂、金属络合剂、分子量调节剂加入所述第一混合溶液中混匀，通氮后分阶段加入第一还原剂进行反应，得到第一反应溶液；
(2)将反应单体和温度稳定剂加入所述第一反应溶液中混匀，得到第二混合溶液，并将第二氧化剂加入所述第二混合溶液中，通氮后加入第二还原剂进行反应，得到第二反应溶液；所述第二氧化剂为过氧类和/或偶氮类；
(3)将交联剂、表面改性剂、表观粘度剂和消泡剂加入有机溶剂中混匀，将混匀后的溶液加入至所述第二反应溶液中，通氮后反应得到所述钻井液用降粘剂；
在步骤(1)和步骤(2)中，所述反应单体包括丙烯酰胺类单体、双羧酸类单体、抗剪切剂、抗温剂和阳离子单体。
优选地，在步骤(1)中，所述第一混合溶液的混合温度为10～12℃；所述第一混合溶液的pH为6.3～6.5；
在步骤(1)中，在反应时，依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入所述第一还原剂；其中，所述第一温度为20～22℃，反应时间为1～2h；所述第二温度为28～30℃，反应时间为1～2h；所述第三温度为35～38℃，反应时间为1～2h；
在步骤(2)中，所述第二混合溶液的混合温度为20～22℃；所述第二混合溶液的pH为6.6～6.8；所述反应的温度为48～50℃，所述反应的时间为1～2h；
优选地，在步骤(3)中，引发反应时，所述反应的温度为60～70℃，所述反应的时间为2～5h。
优选地，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N,N-二乙基-2-丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-乙基丙烯酰胺中的至少一种；
所述抗剪切剂带有苯环和/或五元杂环刚性基团；更为优选地，所述双羧酸类单体为4,4'-二苯乙烯二羧酸、衣康酸、马来酸酐、丁炔二酸、富马酸或吡啶-2,3-二羧酸中的至少一种；
所述抗温剂为磺酸盐类抗温剂；更为优选地，所述抗剪切剂为4-乙烯基苯甲酸、N-乙烯基吡咯烷酮、1-烯丙基-4-甲苯或2-羟基-5-硝基苯乙酮中的至少一种。
优选地，所述抗温剂为磺酸盐类抗温剂；更为优选地，所述抗温剂为烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠中的至少一种。
优选地，在步骤(1)中，所述阳离子单体为季铵盐类阳离子单体；更为优选地，所述季铵盐类阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种；
所述稀释剂为醚类稀释剂；更为优选地，所述醚类稀释剂为十二烷基聚乙二醇醚、聚乙二醇(20)十六醚或壬基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少一种；
所述第一氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢异丙苯、过氧化二异丙苯或过氧化氢叔丁基异丙苯至少一种；
所述金属络合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉磷、氮川三乙酸、二乙撑三胺五乙酸或乙二胺四乙酸中的至少一种；
所述分子量调节剂为甲酸钠、次磷酸钠或正十二烷基硫醇中的至少一种。
优选地，在步骤(1)中，所述第一还原剂为焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾或硫代硫酸钠中的至少一种。
优选地，在步骤(2)中，所述温度稳定剂为季戊四醇、α-萘硫脲、乙二醇二甲醚或醋酸钠至少一种；
所述第二氧化剂为偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基眯二盐酸盐或过氧化十二酰中的至少一种。
优选地，在步骤(2)中，所述第二还原剂为二氧化硫脲、连二亚硫酸锌或甲醛次硫酸氢钠中的至少一种。
优选地，在步骤(3)中，所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-N-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸钠或1,4-丁二醇二丙烯酸酯中的至少一种；
所述表面改性剂为甲基月桂酰基牛磺酸、1-羟基乙磺酸单钠盐、甲醛亚硫酸氢钠或4-氨基-1-萘磺酸中的至少一种；
所述表观粘度剂为十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱或油酰胺丙基甜菜碱至少一种；
所述消泡剂为聚氧乙基聚氧丙基甘油醚、二甲基硅油或聚氧化丙烯丙三醇醚中的至少一种。
优选地，在步骤(3)中，所述混合溶液的溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇中的至少一种。
优选地，在步骤(1)中，制备所述钻井液用降粘剂时，所述第一混合溶液中各原料组分的添加量如下：水42.21～51.65％、丙烯酰胺类单体1.8～4.7％、双羧酸根类单体9.9～12.4％、抗剪切剂0.3～1.1％、磺酸盐类抗温剂0.6～1.4％、季铵盐类阳离子单体0.9～1.5％、醚类稀释剂0.7～1.1％、pH调节剂9.9～13.4％。
优选地，在步骤(1)中，所述第一氧化剂的用量为所述第一混合溶液的0.0073～0.0082％，所述金属络合剂的用量为所述第一混合溶液的0.0057～0.00652％，所述分子量调节剂的用量为所述第一混合溶液的0.0098～0.013％，所述第一还原剂的用量为所述第一混合溶液的2.4～3.5％。
优选地，在步骤(2)中，制备所述钻井液用降粘剂时，所述第二混合溶液中各原料组分的添加量如下：温度稳定剂0.5～0.7％、丙烯酰胺类单体1.1～2.3％、双羧酸类单体6.5～7.3％、抗剪切剂0.2～0.5％、抗温剂0.8～1.1％、阳离子单体0.6～0.9％、pH调节剂7.9～8.3％。
优选地，在步骤(2)中，所述第二氧化剂的用量为所述第二混合溶液的0.0081～0.0092％，所述第二还原剂为所述第二混合溶液的1.1～1.8％。
优选地，制备所述钻井液用降粘剂时，步骤(3)中各原料组分的添加量如下：有机溶剂3.2～4.1％、交联剂0.33～0.45％、表面改性剂0.5～0.73％、表观粘度剂0.32～0.51％、消泡剂0.2～0.4％。
优选地，所述通氮时间为20～30min；在搅拌转速为250～300r/min的条件下混匀。
第二方面，本发明提供了一种钻井液用降粘剂，采用上述第一方面任一项所述的制备方法制备得到。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
(1)本发明采用双羧酸类单体与丙烯酰胺类单体、抗剪切剂、磺酸盐类抗温剂和季铵盐类阳离子单体等反应单体进行聚合反应，双羧酸根单体能够保证降粘剂体系具有较高的负电荷，同时辅以丙烯酰胺类单体和稀释剂调控聚合反应过程中分子量的范围，使得降粘剂在加入量较少的情况下即可起到良好的降粘效果；另外加入带有苯环和五元杂环且能够参与聚合反应的抗剪切剂和磺酸盐类抗温剂，能够使刚性基团和磺酸基团均匀的镶嵌在分子链上，有效增强了降粘剂体系的抗温和抗剪切性能；在降粘剂使用过程中，降粘剂体系中存在的季铵盐类阳离子单体能够中和钻井液黏土表面的负电荷，进而使得钻井液具有良好的流变性能；
(2)本发明在降粘剂体系中加入交联剂、表面改性剂和表面粘度剂，交联剂能够使得聚合物由线性结构转变为网状结构，从而进一步提高了降粘剂体系的抗温性能，同时交联剂与表观粘度剂配合使用，能够保证降粘剂体系始终保持水溶液状态，从而增加现场操作的便利性；而表面改性剂能够在降粘剂体系使用过程中进一步发挥作用，从而保证降粘剂体系具有优异的降粘效果；
(3)本发明在聚合反应过程中，将反应单体分两次加入反应体系中进行反应，不仅能够使得各反应单体反应更加完全，而且能够保证反应过程中形成的聚合物的分子量在较窄范围内分布，从而进一步增强降粘剂体系的降粘效果；
(4)在本发明一些优选的实施方式中，在引发聚合反应时分阶段加入还原剂，使其在不同的温度区间进行反应，不仅能够使各单体在聚合时能够充分地接触，保证单体在分子链上呈现嵌段式状态，而且也能够调节聚合物分子的分子量区间，从而进一步保证降粘剂体系具有优异的降粘效果；
(5)本发明制备的钻井液用降粘剂具有降粘效果好、抗高温、抗盐抗剪切、能够满足高温深井环境且现场应用方便的优点，其黏均相对分子质量在250～300万，在温度200～240℃下，降粘率≥90％，表观粘度降低率≥75％。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本发明提供了一种钻井液用降粘剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)将反应单体和醚类稀释剂加入水中混匀，得到第一混合溶液，将第一氧化剂、金属络合剂、分子量调节剂加入至所述第一混合溶液中混匀，通氮后分阶段加入第一还原剂进行反应，得到第一反应溶液；
为了解决现有的降粘剂产品存在的降粘效果差、抗盐和抗剪切性能差的问题，本发明将双羧酸类单体引入反应体系，羧酸基团是一种水溶性良好的强水化基团，具有较强的亲水能力,其能够吸附钻井液黏土颗粒表面的正电荷，使黏土颗粒间之间相互排斥，拆散和削弱黏土颗粒间形成的空间网架结构从而起到降粘作用，进而使钻井液具有较好的流变性能；本发明中采用双羧酸类单体丙烯酰胺类单体、抗剪切剂、磺酸盐类抗温剂和季铵盐类阳离子单体进行聚合反应，因每个双羧酸类单体含两个羧酸根阴离子官能团，与单羧酸类单体相比，在相同的质量下羧酸根数量翻倍，负电荷数量也显著增加，进而使得降粘剂体系的降粘效果明显增加，在少量的降粘剂添加量的情况下，即可保证起到较好的降粘效果，同时不会对钻井液的其他性能产生不利影响；少量的丙烯酰胺类单体加入反应体系中，不仅解决了双羧酸根类单体在聚合时存在分子量低的问题，能够保证聚合物体系的分子量在250-300万的最优区间，而且能够调控聚合反应过程中聚合物体系的水解度，进一步增强最终降粘剂体系的降粘效果；含有苯环和/或五元杂环刚性基团的抗剪切剂和磺酸盐类抗温剂均能够参与到聚合反应中，使刚性基团和磺酸基团均匀的镶嵌在聚合物分子链上，使得反应体系的空间位阻增大，从而明显提高反应体系的抗剪切性能和抗温性能；本发明还在反应体系中添加少量的季铵盐类阳离子单体，其能够中和钻井液黏土表面存在的部分负电荷，从而使得钻井液具有较好的流变性能；
(2)将反应单体和温度稳定剂加入至所述第一反应溶液中混匀，得到第二混合溶液，并将第二氧化剂加入至所述第二混合溶液中，通氮后加入第二还原剂进行反应，得到第二反应溶液；本发明在进行聚合反应时，将反应单体分两次进行聚合反应，并且步骤聚合反应的温度逐渐升高，如此不仅能够保证各个反应单体之间能够充分接触，从而更好的发生聚合反应，而且能够保证聚合反应过程中聚合物的分子量在可控区间，并且能够使得聚合物的分子量系数分布范围较窄，从而使得降粘体系具有更好的降粘效果；若反应单体在步骤(1)过程中一次性加入反应体系进行反应，则会导致部分反应单体无法发生聚合反应，且会导致反应体系的分子量系数分布范围较宽，进而对降粘剂的降粘效果产生不利影响；
(3)将交联剂、表面改性剂、表观粘度剂和消泡剂加入有机溶剂中混匀，之后将混匀后的溶液加入至所述第二反应溶液中，通氮后反应得到所述钻井液用降粘剂；在步骤(1)和步骤(2)中，所述反应单体包括丙烯酰胺类单体、双羧酸类单体、抗剪切剂、抗温剂和阳离子单体；为了进一步增强降粘剂体系综合性能，本发明还将交联剂和表面改性剂引入降粘剂反应体系中，交联剂能够对聚合物分子进行改性，使得聚合物分子由支化结构转变为更为稳定的网状结构，从而进一步增强降粘剂体系的耐温性能；在使用过程中本发明中的表面改性剂能够置换黏土表面的负电荷，并与表面改性剂中一端的阴离子基团相互排斥，从而进一步提升降粘剂体系的降粘效果。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述第一混合溶液的混合温度为10～12℃(例如，可以为10℃、10.5℃、11℃、11.5℃或12℃)；所述第一混合溶液的pH为6.3～6.5(例如，可以为6.3、6.35、6.4、6.45或6.5)，本发明中优选为6.35；在本发明中，可以采用氢氧化钠、氨水或氢氧化钾来调节第一混合溶液的pH，本发明中优选为氢氧化钠，第一混合溶液的pH在上述范围内时能够保证后续引发反应时，反应体系的反应速率在合适的范围内，既不会导致反应过程过慢，也不会使得反应过程出现爆聚现象。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，在反应时，在体系温度为10～12℃下，依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入相同质量的所述第一还原剂引发反应，同时开启冷媒控温，保证反应体系的反应温度分别在第一温度、第二温度和第三温度下反应1～2h，测试体系的黏均分子量达到200～250万后，为了保证反应体系反应更加完全，继续在35～38℃下保温2h；其中，所述第一温度为20～22℃(例如，可以为20℃、20.5℃、21℃、21.5℃或22℃)，反应时间为1～2h(例如，可以为1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h)；所述第二温度为28～30℃(例如，可以为28℃、28.5℃、29℃、29.5℃或30℃)，反应时间为1～2h(例如，可以为1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h)；所述第三温度为35～38℃(例如，可以为35℃、35.5℃、36℃、36.5℃、37℃、37.5℃或38℃)，反应时间为1～2h(例如，可以为1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h)；在引发聚合反应时，本发明优选为分阶段加入还原剂进行反应，且反应体系的温度呈阶梯式递增，如此不仅能够使得各个反应单体之间得到充分接触，反应更加完全，使得反应单体在分子链上呈嵌段式分布，而且能够调控反应体系的水解度和聚合物的分子量系数分布范围在合适区别内，从而更有利于提升降粘剂体系的降粘效果。
根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，为了防止在未加入第二还原剂时反应单体之间就发生聚合反应，进而对最终降粘剂体系产生不利影响，本发明向反应体系中吹空气除氮后，将反应单体和温度稳定剂加入至所述第一反应溶液中，所述第二混合溶液的混合温度为20～22℃(例如，可以为20℃、20.5℃、21℃、21.5℃或22℃)；在本发明中混合温度即为在将各个反应单体进行混合时，反应体系的温度；所述第二混合溶液的pH为6.6～6.8(例如，可以为6.6、6.65、6.7、6.75或6.8)，本发明中优选为6.7，向反应体系中鼓氮除氧，并将反应体系的温度升高至40～42℃，在此温度条件下将第二氧化剂和第二还原剂加入反应体系，同时开启冷媒控温，保证在引发反应时，所述反应体系的温度为48～50℃(例如，可以为48℃、48.5℃、49℃、49.5℃或50℃)，所述反应的时间为1～2h(例如，可以为1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.8h或2h)；反应后测定反应体系的粘均分子量在250～300万后，继续在48～50℃下保温2h，如此能够保证聚合反应更加完全。
根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中，进行反应时，所述反应的温度为60～70℃(例如，可以为60℃、62℃、65℃、68℃或70℃)，所述反应的时间为2～5h(例如，可以为2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h)。
根据一些优选的实施方式，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N,N-二乙基-2-丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-乙基丙烯酰胺中的至少一种；所述双羧酸类单体为4,4'-二苯乙烯二羧酸、衣康酸、马来酸酐、丁炔二酸、富马酸或吡啶-2,3-二羧酸中的至少一种；所述抗剪切剂带有苯环和/或五元杂环刚性基团；所述抗剪切剂为4-乙烯基苯甲酸、N-乙烯基吡咯烷酮、1-烯丙基-4-甲苯或2-羟基-5-硝基苯乙酮中的至少一种；需要说明的是，至少一种即为任意一种或几种以任意比例混合得到的混合物；在本发明中，与单羧酸类单体相比，每个双羧酸类单体能够提供两个阴离子官能团，在相同的质量下，负电荷数量翻倍，能够明显提高降粘剂体系的降粘效果；但羧酸根阴离子的数量也并非越多越好，当采用三羧酸类单体或四羧酸类单体作为反应单体时，因阴离子官能团数量较多，单体之间相互排斥，从而使得聚合反应无法发生；本发明中的抗剪切剂中不仅含有苯环和五元杂环等刚性基团，并且含有可参与聚合反应的双键结构，从而能够使得在聚合反应过程中刚性基团能够均匀地镶嵌在聚合物分子链上，进而有效增强降粘剂体系的抗剪切性能。
根据一些优选的实施方式，所述抗温剂为磺酸盐类抗温剂；优选地，所述抗温剂为烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠中的至少一种；本发明中直接将带有磺酸基团且可以参与聚合反应的抗温剂加入反应体系中，能够提高抗粘剂体系的抗盐能力和抗温性能，同时能够避免现有技术中通过浓硫酸改性得到的磺酸根分布不均以及会对环境造成污染的问题。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述阳离子单体为季铵盐类阳离子单体；优选地，阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种；本发明中优选为甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵；所述稀释剂为醚类稀释剂；优选地，所述稀释剂为十二烷基聚乙二醇醚、聚乙二醇(20)十六醚或壬基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少一种；本发明中的醚类稀释剂是一种低分子量的非离子表面活性剂，在反应单体聚合反应过程中加入稀释剂，能够明显降低反应体系的表观粘度，使得反应体系呈现水溶液状态，并能够进一步调控聚合反应中聚合物的分子量大小，使得反应体系的分子量系数分布区间较窄。
根据一些优选的实施方式，所述第一氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢异丙苯、过氧化二异丙苯或过氧化氢叔丁基异丙苯至少一种；所述金属络合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉磷、氮川三乙酸、二乙撑三胺五乙酸或乙二胺四乙酸中的至少一种；所述分子量调节剂为甲酸钠、次磷酸钠或正十二烷基硫醇中的至少一种；所述第一还原剂为焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾或硫代硫酸钠中的至少一种；需要说明的是，本发明中的还原剂还可以为氯化亚锡。
根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述温度稳定剂为季戊四醇、α-萘硫脲、乙二醇二甲醚或醋酸钠至少一种；所述第二氧化剂为偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基眯二盐酸盐或过氧化十二酰中的至少一种。根据一些优选的实施方式，所述第二还原剂为二氧化硫脲、连二亚硫酸锌或甲醛次硫酸氢钠中的至少一种。
根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中，所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-N-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸钠或1,4-丁二醇二丙烯酸酯中的至少一种；所述表面改性剂为甲基月桂酰基牛磺酸、1-羟基乙磺酸单钠盐、甲醛亚硫酸氢钠或4-氨基-1-萘磺酸中的至少一种；所述表观粘度剂为十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱或油酰胺丙基甜菜碱至少一种；本发明中的表观粘度剂作为一种两性离子表面活性剂，在步骤(3)微交联剂对聚合物体系进一步改性过程中加入，微交联剂与表观粘度剂配合使用，能够保证降粘剂体系的表观粘度在合适范围内，使其始终保持水溶液状态，更有利于现场使用；所述消泡剂为聚氧乙基聚氧丙基甘油醚、二甲基硅油或聚氧化丙烯丙三醇醚中的至少一种。
根据一些优选的实施方式，所述混合溶液的溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇中的至少一种。
需要说明的是，在本发明步骤(1)中第一还原剂为质量浓度为0.6～1.2％(例如，可以为0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％或1.2％)的第一还原剂水溶液，本发明中优选为0.9％；步骤(2)中第二还原剂为质量浓度为1.0～1.3％(例如，可以为1.0％、1.1％、1.2％或1.3％)的第二还原剂水溶液，本发明中优选为1.15％。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，制备所述钻井液用降粘剂时，所述第一混合溶液中各原料组分的添加量如下：水42.21～51.65％(例如，可以为42.21％、43％、45％、46％、48％、50％、51％或51.65％)、丙烯酰胺类单体1.8～4.7％(例如，可以为1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或4.7％)、双羧酸根类单体9.9～12.4％(例如，可以为9.9％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％或12.4％)、抗剪切剂0.3～1.1％(例如，可以为0.3％、0.5％、0.8％、1.0％或1.1％)、抗温剂0.6～1.4％(例如，可以为0.6％、0.8％、1.0％、1.2％或1.4％)、阳离子单体0.9～1.5％(例如，可以为0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％)、稀释剂0.7～1.1％(例如，可以为0.7％、0.8％、0.9％、1.0％或1.1％)、pH调节剂9.9～13.4％(例如，可以为9.9％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％或13.4％)。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述第一氧化剂的用量为所述第一混合溶液的0.0073～0.0082％(例如，可以为0.0073％、0.0075％、0.0078％、0.0080％或0.0082％)，所述金属络合剂的用量为所述第一混合溶液的0.0057～0.00652％(例如，可以为0.0057％、0.0060％、0.0062％、0.0064％或0.00652％)，步骤(1)中所述分子量调节剂的总用量为所述第一混合溶液的0.0098～0.013％(例如，可以为0.0098％、0.0010％、0.0012％或0.0013％)，所述第一还原剂的用量为所述第一混合溶液的2.4～3.5％(例如，可以为2.4％、2.5％、2.8％、3.0％或3.5％)；需要说明的是，本发明中，各物质的用量和添加量均以质量百分比表示，在步骤(1)中分阶段加入第一还原剂时，每阶段的添加量为总用量的平均值。
根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，制备所述钻井液用降粘剂时，所述第二混合溶液中各原料组分的添加量如下：温度稳定剂0.5～0.7％(例如，可以为0.5％、0.55％、0.6％、0.65％或0.7％)、丙烯酰胺类单体1.1～2.3％(例如，可以为1.1％、1.3％、1.5％、1.8％、2.0％或2.3％)、双羧酸类单体6.5～7.3％(例如，可以为6.5％、6.7％、6.9％、7.1％或7.3％)、抗剪切剂0.2～0.5％(例如，可以为0.2％、0.3％、0.4％或0.5％)、抗温剂0.8～1.1％(例如，可以为0.8％、0.9％、1.0％或1.1％)、阳离子单体0.6～0.9％(例如，可以为0.6％、0.7％、0.8％或0.9％)、pH调节剂7.9～8.3％(例如，可以为7.9％、8.0％、8.1％、8.2％或8.3％)。需要说明的是，在本发明中，制备钻井液用降粘剂体系时，在步骤(1)和步骤(3)的反应单体的总量为：丙烯酰胺类单体2.9～7％、双羧酸类单体16.4～19.7％、抗剪切剂0.5～1.6％、抗温剂1.4～2.5％、阳离子单体1.5～2.4％，经本发明实验证实，将反应单体中各个组份的含量控制在上述范围内，不仅能够保证各个单体在聚合反应中能够充分反应，而且能够使得各个单体能够最佳的发挥作用，保证降粘剂体系的综合性能较好；将双羧酸类单体和丙烯酰胺类单体控制在上述范围内能够保证聚合物体系的水解度和分子量系数分布在最优的范围内，使得降粘剂体系的降粘效果最佳；双羧酸类单体和丙烯酰胺类单体的添加量过多或过少，均会对降粘剂体系的降粘性能产生不利影响；若抗剪切剂和磺酸盐类抗温剂的添加量低于上述范围，则会使得最终制得的降粘剂体系的抗温和抗剪切性能变差，若抗剪切剂和磺酸盐类抗温剂的添加量高于上述范围，则会导致最终制得的降粘剂体系的分子量变小，从而对降粘剂体系的降粘效果产生不利影响。
根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述第二氧化剂的用量为所述第二混合溶液的0.0081～0.0092％(例如，可以为0.0081％、0.0085％、0.0088％、0.0090％或0.0092％)，所述第二还原剂为所述第二混合溶液的1.1～1.8％(例如，可以为1.1％、1.3％、1.5％、1.6％或1.8％)。
根据一些优选的实施方式，制备所述钻井液用降粘剂时，步骤(3)中各原料组分的添加量如下：有机溶剂3.2～4.1％(例如，可以为3.2％、3.5％、3.8％、4.0％或4.1％)、交联剂0.33～0.45％(例如，可以为0.33％、0.35％、0.38％、0.40％、0.42％或0.45％)、表面改性剂0.5～0.73％(例如，可以为0.5％、0.55％、0.60％、0.65％、0.70％或0.73％)、表观粘度剂0.32～0.51％(例如，可以为0.32％、0.35％、0.40％、0.45％、0.50％或0.51％)、消泡剂0.2～0.4％(例如，可以为0.2％、0.25％、0.3％、0.35％或0.4％)；在本发明中，在聚合物反应后加入少量的交联剂和表面改性剂对聚合物体系进行改性，能够进一步提升降粘剂体系的抗温性能和降粘性能，若将交联剂、表面改性剂在一开始聚合反应过程中加入，则会导致降粘剂体系的溶解性变差，进而无法有效起到降粘的作用，并且会增大降粘剂体系的表观粘度，严重时会成为凝胶状态，不利于现场操作；若交联剂的添加量高于上述范围，则会导致降粘剂体系的溶解性变差，进而对降粘效果产生不利影响；本发明中的表面改性剂为一端含有阴离子基团，一端含氮氧原子的小分子表面活性剂，当降粘剂与钻井液黏土相互接触发挥其降粘作用时，表面改性剂一方面能够置换黏土表面的负电荷，另一方面由于表面改性剂中含有丰富的阴离子水化基团，其能够在黏土表面形成扩散双电层，从而增加其表面的水化膜厚度和电负性，进而更好地发挥降粘作用；本发明各种的表面改性剂的添加量根据反应单体聚合形成的聚合物体系的量进行确定，若表面改性剂的添加量低于或高于上述范围，均无法有效提升降粘剂体系的降粘效果。
根据一些优选的实施方式，所述通氮时间为20～35min(例如，可以为20min、22min、25min、28min、30min、32min或35min)，需要说明的是，在本发明中，步骤(1)和步骤(2)中通氮时间优选为20～30min，步骤(3)中通氮时间优选为30～35min；在将反应单体等进行混合时，为了保证混合均匀以及反应完全，本发明中在搅拌转速为250～300r/min的条件下混匀(例如，可以为250r/min、260r/min、270r/min、280r/min、290r/min或300r/min)。
本发明还提供了一种钻井液用降粘剂，采用上述任一项所述的制备方法制备得到，本发明中制备得到的钻井液用降粘剂具有降粘明显、抗高温、抗盐抗剪切的优点，制备得到的降粘剂的黏均相对分子质量在250-300万，在淡水基浆、温度200-240℃下，其降粘率≥90％；表观粘度降低率≥75％；剪切稳定黏度≥35mPa·s，耐盐率≥35％,能够满足深井的高温环境，且现场应用方便。
为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过几个实施例对一种钻井液用降粘剂及其制备方法进行详细说明。
实施例1：
(1)开启搅拌，将转速设定为280r/min，在11.2℃下向反应釜中加入去离子水450.5g、丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)29g、双羧酸类单体(4,4'-二苯乙烯二羧酸)113g、抗剪切剂(4-乙烯基苯甲酸)7.5g、抗温剂(对苯乙烯磺酸钠)10.5g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)13g、pH调节剂(氢氧化钠)125g和稀释剂(十二烷基聚乙二醇醚)10.5g混匀，得到第一混合溶液，第一混合溶液的pH为6.35；将第一氧化剂(过氧化氢叔丁基异丙苯)0.057g、金属络合剂(二乙烯三胺五甲叉膦酸)0.046g、分子量调节剂(正十二烷基硫醇)0.091g加入至第一混合溶液中混匀，通氮23min后依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入第一还原剂引发反应；
首先，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为0.9％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在20.8℃反应1h；之后，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为0.9％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在29.1℃反应1h；最后，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为0.9％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在37℃反应1.5h；并在37℃下保温2h，测试溶液的黏均相对分子质量在200-250万后，得到第一反应溶液；
(2)向第一反应溶液中吹空气33min，冷媒控制温度在21℃，将丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)13g、双羧酸类单体(4,4'-二苯乙烯二羧酸)70g、抗剪切剂(4-乙烯基苯甲酸)3.5g、抗温剂(对苯乙烯磺酸钠)9g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)7.5g、温度稳定剂(α-萘硫脲)5.5g和pH调节剂(氢氧化钠)80g加入至第一反应溶液中混匀，得到第二混合溶液；第二混合溶液的pH为6.7，将第二氧化剂(偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐)0.017g加入至第二混合溶液中，在41.5℃下，通氮23min后加入使用20mL的一次性注射器注入3g浓度为1.15％的第二还原剂(甲醛次硫酸氢钠)水溶液引发反应，并通过冷媒控制体系温度在49.1℃反应1.6h，测试反应溶液的黏均相对分子质量为250-300万后，在相同温度下保温2h得到第二反应溶液；
(3)将交联剂(乙烯基三乙氧基硅烷)3.5g、表面改性剂(4-氨基-1-萘磺酸)6.5g、表观粘度剂(十二烷基二甲基甜菜碱)4.5g和消泡剂(聚氧乙基聚氧丙基甘油醚)3g加入35g有机溶剂(甲醇)中混匀，之后将混匀后的溶液加入至第二反应溶液中，通氮33min后在68℃下反应3h后得到钻井液用降粘剂。
实施例2：
(1)开启搅拌，将转速设定为250r/min，在10.2℃下向反应釜中加入去离子水464.3g、丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)40g、双羧酸类单体(吡啶-2,3-二羧酸)104g、抗剪切剂(4.1g2-羟基-5-硝基苯乙酮和4.1g4-乙烯基苯甲酸)8.2g、抗温剂(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠)7.8g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)10g、pH调节剂(氢氧化钠)113g和稀释剂(6g十二烷基聚乙二醇醚和3.2g聚乙二醇(20)十六醚)9.2g混匀，得到第一混合溶液，第一混合溶液的pH为6.45；将第一氧化剂(过氧化氢叔丁基异丙苯)0.056g、金属络合剂(二乙撑三胺五乙酸)0.045g、分子量调节剂(次磷酸钠)0.083g加入至第一混合溶液中混匀，通氮28min后依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入第一还原剂引发反应；
首先，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为0.65％的第一还原剂(硫代硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在20℃反应2h；之后，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为0.9％的第一还原剂(硫代硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在28.3℃反应2h；最后，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为0.9％的第一还原剂(硫代硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在36.2℃反应2h；并在36.2℃下保温2h，测试溶液的黏均相对分子质量在200-250万后，得到第一反应溶液；
(2)向第一反应溶液中吹空气30min，冷媒控制温度在21℃，将丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)15g、双羧酸类单体(吡啶-2,3-二羧酸)67g、抗剪切剂(2.3g2-羟基-5-硝基苯乙酮和1.7g4-乙烯基苯甲酸)4g、抗温剂(5.4g对苯乙烯磺酸钠和3g的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠)8.4g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)6.3g、温度稳定剂(醋酸钠)6.1g和pH调节剂(氢氧化钠)79g加入至第一反应溶液中混匀，得到第二混合溶液；第二混合溶液的pH为6.63，将第二氧化剂(偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐)0.016g加入至第二混合溶液中，在40.2℃下，通氮25min后加入使用20mL的一次性注射器注入2.8g浓度为1.0％的第二还原剂(连二亚硫酸锌)水溶液引发反应，并通过冷媒控制体系温度在48.2℃反应1.6h，测试反应溶液的黏均相对分子质量为250-300万后，在相同温度下保温2h得到第二反应溶液；
(3)将交联剂(2.1g乙烯基三乙氧基硅烷和1.9g(N-羟甲基丙烯酰胺)4g、表面改性剂(甲基月桂酰基牛磺酸)5.2g、表观粘度剂(4.5g十二烷基二甲基甜菜碱和2g十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐)5g和消泡剂(聚氧化丙烯丙三醇醚)3.5g加入40g有机溶剂(甲醇)中混匀，之后将混匀后的溶液加入至第二反应溶液中，通氮33min后在70℃下反应3h后得到钻井液用降粘剂。
实施例3：
(1)开启搅拌，将转速设定为300r/min，在12℃下向反应釜中加入去离子水440.3g、丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)21g、双羧酸类单体(70g吡啶-2,3-二羧酸和50g4,4'-二苯乙烯二羧酸)120g、抗剪切剂(2-羟基-5-硝基苯乙酮)10.5g、抗温剂(6.5g对苯乙烯磺酸钠和5.5g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠)12g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)9.5g、稀释剂(聚乙二醇(20)十六醚)7.8g和131g的pH调节剂(氢氧化钠)混匀，得到第一混合溶液，第一混合溶液的pH为6.5；将第一氧化剂(过氧化氢叔丁基异丙苯)0.06g、金属络合剂(二乙撑三胺五乙酸0.028g和二乙烯三胺五甲叉膦酸0.025g)0.053g、分子量调节剂(次磷酸钠)0.083g加入至第一混合溶液中混匀，通氮30min后依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入第一还原剂引发反应；
首先，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为1.2％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在22℃反应1h；之后，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为1.2％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在30℃反应1h；最后，用10mL的一次性注射器注入7.5g浓度为1.2％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在38℃反应1h；并在38℃下保温2h，测试溶液的黏均相对分子质量在200-250万后，得到第一反应溶液；
(2)向第一反应溶液中吹空气35min，冷媒控制温度在21℃，将丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)20g、双羧酸类单体(30g4,4'-二苯乙烯二羧酸和35g吡啶-2,3-二羧酸)65g、抗剪切剂(2-羟基-5-硝基苯乙酮)3.1g、抗温剂(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠)9.1g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)8.1g、温度稳定剂(5.2gα-萘硫脲和1.4g醋酸钠)6.6g和pH调节剂(氢氧化钠)79.5g加入至第一反应溶液中混匀，得到第二混合溶液；第二混合溶液的pH为6.8，将第二氧化剂(偶氮二异丁基眯盐酸盐)0.016g加入至第二混合溶液中，在42℃下，通氮20min后加入使用20mL的一次性注射器注入3.1g浓度为1.3％的第二还原剂(甲醛次硫酸氢钠2.3g和连二亚硫酸锌0.8g)水溶液引发反应，并通过冷媒控制体系温度在50℃反应1.6h，测试反应溶液的黏均相对分子质量为250-300万后，在相同温度下保温2h得到第二反应溶液；
(3)将交联剂(N-羟甲基丙烯酰胺)3.7g、表面改性剂(3.5g4-氨基-1-萘磺酸和3.5g甲基月桂酰基牛磺酸)7g、表观粘度剂(十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐)4.7g和消泡剂(1g聚氧乙基聚氧丙基甘油醚和2.1g聚氧化丙烯丙三醇醚)3.2g加入38g有机溶剂(甲醇)中混匀，之后将混匀后的溶液加入至第二反应溶液中，通氮35min后在60℃下反应3h后得到钻井液用降粘剂。
实施例4：
实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，引发反应时，将第一还原剂在同一温度下一次性加入第一混合溶液中；即用30mL的一次性注射器注入22.5g浓度为0.9％的第一还原剂(焦亚硫酸钠)水溶液，用冷媒控制温度在30℃反应3h，得到第一反应溶液。
实施例5：
实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，双羧酸类单体(4,4'-二苯乙烯二羧酸)的添加量为95g。
实施例6:
实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，双羧酸类单体(4,4'-二苯乙烯二羧酸)的添加量为130g。
实施例7:
实施例7与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，抗剪切剂(4-乙烯基苯甲酸)的添加量为12g和抗温剂(对苯乙烯磺酸钠)的添加量为15g。
实施例8：
实施例8与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，抗剪切剂(4-乙烯基苯甲酸)2g、5g抗温剂(对苯乙烯磺酸钠)10.5g。
实施例9：
实施例9与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)的添加量为18g。
对比例1：
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：去掉步骤(2)，即将反应单体在步骤(1)中一次性与醚类稀释剂混合；在11.2℃下向反应釜中加入去离子水450.5g、丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)42g、双羧酸类单体(4,4'-二苯乙烯二羧酸)183g、抗剪切剂(4-乙烯基苯甲酸)11g、抗温剂(对苯乙烯磺酸钠)19.5g、阳离子单体(甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)20.5g和稀释剂(十二烷基聚乙二醇醚)10.5g混匀，得到第一混合溶液，并用氢氧化钠将第一混合溶液的pH调节至6.35；将第一氧化剂(过氧化氢叔丁基异丙苯)0.057g、金属络合剂(二乙烯三胺五甲叉膦酸)0.046g、分子量调节剂(正十二烷基硫醇)0.091g加入至第一混合溶液中混匀，通氮23min后依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入第一还原剂引发反应。
对比例2：
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，将双羧酸类单体替换为单羧酸类单体(甲酸)。
对比例3:
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，将双羧酸类单体替换为三羧酸类单体(1,3,5-苯三羧酸)。
对比例4:
对比例4与实施例1基本相同，不同之处在于：将步骤(3)中的交联剂、表面改性剂、表观粘度剂和消泡剂在步骤(2)中加入。
对比例5:
对比例5与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)中，不添加稀释剂(十二烷基聚乙二醇醚)；
在对比例5中，在步骤(1)中不添加稀释剂，体系反应成为胶体状态，导致无法测试性能。
对比例6:
对比例6与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(3)中，不添加表面改性剂(4-氨基-1-萘磺酸)。
对比例7:
对比例7与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(3)中，不添加表观粘度剂(十二烷基二甲基甜菜碱)；
在对比例7中，在步骤(3)中不添加表观粘度剂，体系反应成为凝胶状态，导致无法测试最终性能。
对比例8:
对比例8与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(1)和(2)中，不添加丙烯酰胺类单体(甲基丙烯酰胺)。
对比例9:
对比例9与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(3)中，不添加交联剂(乙烯基三乙氧基硅烷)。
将实施例1至7和对比例1至9中制备得到的降粘剂分别进行性能测试，测试结果如表1所示，测试方法如下：
(1)黏均相对分子质量的测试：按照GB/T 17514-2017标准测试钻井液用降粘剂的黏均相对分子质量；
(2)淡水基浆降粘率与表观粘度降低率参照标准《SY/T 5695-2017钻井液用降粘剂两性离子聚合物》；具体检测方法如下所示：
淡水基浆降粘率的测试：
淡水基浆的配制：向高搅杯中加入400mL去离子水，开启高速搅拌，转速8000r/min，再加入符合SY/T 5490-2016标准要求的钻井液试验配浆用膨润土24.0g(称准至0.01g)和无水碳酸钠0.84g(称准至0.01g)，累计高搅20min，期间至少停止两次，以刮下黏附在高搅杯壁上的膨润土，缓慢加入分子量500万，水解度25-30％，固含量≥90％的聚丙烯酰胺0.5g，高搅20min，期间至少停两次以刮下壁上的膨润土和聚丙烯酰胺，在25±2℃下密闭养护24h，即得到淡水基浆；
将配制好的淡水基浆在8000r/min下高速搅拌5min，按照GB/T 16783.1标准测试100r/min读数，要求其值在100-120之间，若不符合需添加膨润土使其满足指标要求；
高温降粘率的测定：取配制好的淡水基浆400mL三份，分别装入高温老化罐中，置于设定温度200℃、220℃、240℃的滚子加热炉中，热滚16h，冷却至室温(25℃)后，8000r/min下高搅5min，按照GB/T 16783.1标准要求测定100r/min的读数，记为R100；
取配制好的淡水基浆400mL三份，在8000r/min的转速下分别加入0.4g(称准至0.01)降粘剂试样，高搅20min，装入高温老化罐中，置于设定温度200℃、220℃、240℃的滚子加热炉中，热滚16h，冷却至室温后，8000r/min下高搅5min，按照GB/T 16783.1标准要求测定100r/min的读数，记为R100(1)；
按照公式(1)淡水基浆高温降粘率：
式中：
DI1--淡水基浆高温降粘率，用百分数表示；
R100--淡水基浆100r/min时的读数；
R100(1)--淡水基浆加样后100r/min时的读数。
(3)表观粘度降低率的测定：
基浆的配制：向高搅杯中加入400mL去离子水，开启高速搅拌，转速8000r/min，再加入符合SY/T 5490-2016标准要求的钻井液试验配浆用膨润土28.0g(称准至0.01g)和无水碳酸钠0.98g(称准至0.01g)，累计高搅20min，期间至少停止两次，以刮下黏附在高搅杯壁上的膨润土，在25±2℃下密闭养护24h，即得到淡水基浆；
高温老化：取配制好的基浆400mL装入高温老化罐中，置于滚子加热炉中，于240℃下热滚16h，冷却至室温，转速高搅5min，按照GB/T 16783.1标准要求测定表观粘度值，记为AV0；
取配制好的基浆400mL，在转速8000r/min下加入1.2g(称准至0.01g)降粘剂试样，高搅20min，在25±2℃下密闭养护2h，即为加有降粘剂试样的聚合物钻井液，将此钻井液装入高温老化罐中，置于加热炉中，于240℃下热滚16h，冷却至室温，8000转高搅5min，按照GB/T 16783.1标准要求测定表观粘度值，记为AV1；
按照公式(2)计算表观粘度降低率：
式中：
ΔAV--表观粘度降低率，用百分比表示；
AV0--基浆热滚后的表观粘度，单位为mPa.s；
AV1--加样基浆热滚后的表观粘度，单位为mPa.s。
(4)剪切稳定黏度具体检测方法如下：
室温下取去离子水100mL，置于磁力搅拌器或机械搅拌上，500r/min搅拌下加入钻井液用降粘剂0.8mL，搅拌5min后，用流变仪测试同轴圆筒模式、温度90℃、剪切速率170s-1、时间60min后的溶液黏度。
(5)耐盐率具体检测方法如下：
盐水按照SY/T 5862-2008驱油用聚合物技术要求5.2.3标准盐水Ⅲ的配制方法配制；
自来水总矿化度≤500mg/L；
耐盐率按照公式(3)计算：
式中：
η1-0.8％钻井液用降粘剂标准盐水Ⅲ中搅拌5min后的黏度，mPa·s；
η0-0.8％钻井液用降粘剂自来水中搅拌5min后的黏度，mPa·s。
表1
由表1可知，与对比例相比，本发明制备得到的钻井液用降粘剂具有黏均相对分子质量低，降粘效果好、抗高温、抗盐抗剪切、能够满足高温深井环境且现场应用方便的优点，在温度200～400℃下，降粘效果好，降粘率≥90％，并且在高温240℃下表观粘度≥75％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种钻井液用降粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将反应单体和醚类稀释剂加入水中混匀，得到第一混合溶液，将第一氧化剂、金属络合剂、分子量调节剂加入至所述第一混合溶液中混匀，通氮后分阶段加入第一还原剂进行反应，得到第一反应溶液；
所述第一混合溶液中各原料组分的添加量如下：水42.21～51.65％、丙烯酰胺类单体1.8～4.7％、双羧酸根类单体9.9～12.4％、抗剪切剂0.3～1.1％、抗温剂0.6～1.4％、阳离子单体0.9～1.5％、稀释剂0.7～1.1％、pH调节剂9.9～13.4％；
(2)将反应单体和温度稳定剂加入所述第一反应溶液中混匀，得到第二混合溶液，并将第二氧化剂加入所述第二混合溶液中，通氮后加入第二还原剂进行反应，得到第二反应溶液；
所述第二混合溶液中各原料组分的添加量如下：温度稳定剂0.5～0.7％、丙烯酰胺类单体1.1～2.3％、双羧酸类单体6.5～7.3％、抗剪切剂0.2～0.5％、抗温剂0.8～1.1％、阳离子单体0.6～0.9％、pH调节剂7.9～8.3％；
(3)将交联剂、表面改性剂、表观粘度剂和消泡剂加入有机溶剂中混匀，将混匀后的溶液加入至所述第二反应溶液中，通氮后反应得到所述钻井液用降粘剂；
步骤(3)中各原料组分的添加量如下：有机溶剂3.2～4.1％、交联剂0.33～0.45％、表面改性剂0.5～0.73％、表观粘度剂0.32～0.51％、消泡剂0.2～0.4％；
在步骤(1)和步骤(2)中，所述反应单体包括丙烯酰胺类单体、双羧酸类单体、抗剪切剂、抗温剂和阳离子单体；
所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N,N-二乙基-2-丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-乙基丙烯酰胺中的至少一种；
所述双羧酸类单体为4,4'-二苯乙烯二羧酸、衣康酸、马来酸酐、丁炔二酸、富马酸或吡啶-2,3-二羧酸中的至少一种；
所述抗剪切剂带有苯环和/或五元杂环刚性基团；所述抗温剂为磺酸盐类抗温剂；所述阳离子单体为季铵盐类阳离子单体；
所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-N-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸钠或1,4-丁二醇二丙烯酸酯中的至少一种；
所述表面改性剂为甲基月桂酰基牛磺酸、1-羟基乙磺酸单钠盐、甲醛亚硫酸氢钠或4-氨基-1-萘磺酸中的至少一种；
所述表观粘度剂为十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱或油酰胺丙基甜菜碱至少一种；
所述消泡剂为聚氧乙基聚氧丙基甘油醚、二甲基硅油或聚氧化丙烯丙三醇醚中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
在步骤(1)中，所述第一混合溶液的混合温度为10～12℃；所述第一混合溶液的pH为6.3～6.5；
在步骤(1)中，在反应时，依次在第一温度、第二温度和第三温度下加入所述第一还原剂；其中，所述第一温度为20～22℃，反应时间为1～2h；所述第二温度为28～30℃，反应时间为1～2h；所述第三温度为35～38℃，反应时间为1～2h；
在步骤(2)中，所述第二混合溶液的混合温度为20～22℃；所述第二混合溶液的pH为6.6～6.8；所述反应的温度为48～50℃，所述反应的时间为1～2h；和/或
在步骤(3)中，所述反应的温度为60～70℃，所述反应的时间为2～5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述抗温剂为烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抗剪切剂为4-乙烯基苯甲酸、N-乙烯基吡咯烷酮、1-烯丙基-4-甲苯或2-羟基-5-硝基苯乙酮中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：
所述第一氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢异丙苯、过氧化二异丙苯或过氧化氢叔丁基异丙苯至少一种；
所述金属络合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉磷、氮川三乙酸、二乙撑三胺五乙酸或乙二胺四乙酸中的至少一种；
所述分子量调节剂为甲酸钠、次磷酸钠或正十二烷基硫醇中的至少一种；和/或
所述第一还原剂为焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾或硫代硫酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种；
所述稀释剂为十二烷基聚乙二醇醚、聚乙二醇(20)十六醚或壬基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：
所述温度稳定剂为季戊四醇、α-萘硫脲、乙二醇二甲醚或醋酸钠至少一种；
所述第二氧化剂为偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基眯二盐酸盐或过氧化十二酰中的至少一种；和/或
所述第二还原剂为二氧化硫脲、连二亚硫酸锌或甲醛次硫酸氢钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：
所述混合溶液的溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：
所述第一氧化剂的用量为所述第一混合溶液的0.0073～0.0082％，所述金属络合剂的用量为所述第一混合溶液的0.0057～0.00652％，所述分子量调节剂的用量为所述第一混合溶液的0.0098～0.013％，所述第一还原剂的用量为所述第一混合溶液的2.4～3.5％。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：
所述第二氧化剂的用量为所述第二混合溶液的0.0081～0.0092％，所述第二还原剂为所述第二混合溶液的1.1～1.8％。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述通氮时间为20～30min；在搅拌转速为250～300r/min的条件下混匀。
12.一种钻井液用降粘剂，其特征在于，采用权利要求1至11中任一项所述的制备方法制备得到。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101928366A (zh) * 2009-06-26 2010-12-29 中国石油化工集团公司 一种钻井液降粘剂的制备方法
CN106479457A (zh) * 2016-08-30 2017-03-08 长江大学 一种钻井液用抗温抗盐降粘剂及其制备和用途
CN113372489A (zh) * 2021-08-12 2021-09-10 山东诺尔生物科技有限公司 一种温敏延迟型堵水剂及其制备方法与应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101928366A (zh) * 2009-06-26 2010-12-29 中国石油化工集团公司 一种钻井液降粘剂的制备方法
CN106479457A (zh) * 2016-08-30 2017-03-08 长江大学 一种钻井液用抗温抗盐降粘剂及其制备和用途
CN113372489A (zh) * 2021-08-12 2021-09-10 山东诺尔生物科技有限公司 一种温敏延迟型堵水剂及其制备方法与应用

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