一種抗高溫、抗高濃度鹽流型調(diào)節(jié)劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井液流型調(diào)節(jié)劑，具體是一種抗高溫、抗高濃度鹽流型調(diào)節(jié)劑， 屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高密度鉆井液可以壓住地層，維護井壁穩(wěn)定防止溢流、井噴等事故的發(fā)生，因此， 高密度鉆井液對于深部地層油氣藏的勘探開發(fā)有著十分重要意義。
[0003] 但在高溫高壓井鉆井過程中，高密度鉆井液的流型調(diào)節(jié)是一個難題。一方面，由于 高密度鉆井液中的固相含量高，在高溫條件下鉆井液的流變性不易調(diào)控，難以滿足攜砂要 求，另一方面，高密度鉆井液的抗污染能力差，當遇到鹽膏層，其流變性容易惡化。為改善高 密度鉆井液在高溫高鹽條件下的流變性，常在鉆井液中加入抗高溫、抗高濃度鹽流型調(diào)節(jié) 劑。
[0004] 常規(guī)的流型調(diào)節(jié)劑包括多糖類的，如生物聚合物XC，是由多糖類天然物在單黃胞 桿菌酶作用下制取的，其主鏈上含有醚鍵-C-O-C-鍵，在高溫下易斷裂，其抗高溫能力差； 另一類是烯基單體共聚物類的，其主鏈為-C-C-鏈，抗高溫能力強，但其親水基團為羧基、 腈基-CN與酰胺基，這些基團抗鹽能力差。
[0005] 因此，亟需提供一種同時具備抗高溫、抗高濃度鹽性能，在高溫高鹽條件下可改善 高密度鉆井液流變性能的流型調(diào)節(jié)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰 胺、丙烯酰胺、丙烯酸四種單體與一種交聯(lián)劑共聚交聯(lián)而成的抗高溫、抗高濃度鹽流型調(diào)節(jié) 劑，該流型調(diào)節(jié)劑在高溫高鹽條件下可改善高密度鉆井液的流變性能，提高傳統(tǒng)高密度鉆 井液的抗高溫、抗鹽能力，且配伍性能良好。
[0007] 本發(fā)明的目的還在于提供上述一種流型調(diào)節(jié)劑的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種抗高溫、抗高濃度鹽流型調(diào)節(jié)劑，是由2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸和交聯(lián)劑按重量比 2~3:1~2:1:0. 8~1. 6:0. 02~0. 06共聚交聯(lián)而成；制備時，采用如下步驟： (1) 以氫氧化鈉和蒸餾水配置成質(zhì)量濃度40%的氫氧化鈉溶液，備用； (2) 取丙烯酰胺質(zhì)量8~12倍的蒸餾水置于反應(yīng)容器中，依次加入2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交聯(lián)劑，充分攪拌1~2小時，使其充分 溶解，加入氧化還原引發(fā)劑，反應(yīng)25~35分鐘，溫度升至90°C，保持1~2小時，自然冷卻使溫 度降至50°C，得共聚交聯(lián)物膠塊，將膠塊用造粒機造粒，得共聚物膠粒； (3) 將共聚物膠粒與質(zhì)量濃度40%的氫氧化鈉溶液混合，在80°C下不斷攪拌，中和水解 2~3小時，然后將產(chǎn)物在120°C干燥、粉碎，即制得具有空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)劑； 其中，所述交聯(lián)劑為甲叉基雙丙烯酰胺；所述氧化還原引發(fā)劑為硫酸亞鐵或叔丁基過 氧化氫。
[0009] 優(yōu)選的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙 烯酸、交聯(lián)劑的重量比為2. 93:1. 40:1:1. 01:0. 04。
[0010] 優(yōu)選的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙 烯酸、交聯(lián)劑的分子比為1:1:1:1: 〇. 〇 11。
[0011] 本發(fā)明最優(yōu)的技術(shù)方案如下：所述調(diào)節(jié)劑是由以下質(zhì)量配比的原料制備：2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸73. 8g，N，N-二甲基丙烯酰胺35. 3g，丙烯酰胺25. 2g，丙烯酸 25. 2g，交聯(lián)劑l.Og，氧化還原引發(fā)劑0.4g，蒸餾水322. 7ml，氫氧化鈉55. Ig;其制備方 法采用如下步驟： (1) 取氫氧化鈉與蒸餾水82. 7ml配成質(zhì)量濃度40%的氫氧化鈉溶液； (2) 取蒸餾水240mL，加入容積1升的內(nèi)襯抗溫塑料聚四氟乙烯的反應(yīng)器內(nèi)，加入 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、交聯(lián)劑，以轉(zhuǎn)速 100~600r/min充分攪拌1小時，使原料充分溶解后，加入氧化還原引發(fā)劑，反應(yīng)30分鐘，溫 度升至90°C，在該溫度保溫1小時，自然冷卻至50°C，得到共聚交聯(lián)物膠塊，將全部膠塊用 膠塊造粒機造粒，得共聚物膠粒； (3) 將共聚物膠粒與步驟（1)配置的氫氧化鈉溶液，在80°C下不斷攪拌，中和、水解2小 時，然后將產(chǎn)物在120 °C干燥、粉碎，即制得。
[0012] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下：本發(fā)明的流型調(diào)節(jié)劑采用了邊共聚邊交 聯(lián)的思路進行合成，以四種單體和一種交聯(lián)劑合成，在交聯(lián)劑作用下，四種單體邊共聚邊交 聯(lián)形成一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子的共聚交聯(lián)物膠塊，膠塊用氫氧化鈉溶液中和水解，得到共 聚交聯(lián)物膠粒的磺酸鈉鹽與羧酸鈉鹽，經(jīng)過120°C干燥、粉碎，即制備出共聚交聯(lián)成的流型 調(diào)節(jié)劑空間網(wǎng)狀大分子；該流型調(diào)節(jié)劑其配方及制備方法簡單，原料易得，成本適中，由于 其結(jié)構(gòu)中含有機磺酸基-CH 2SO3和支鏈烷基-CH 3，因此保證其既抗高溫，又抗高濃度鹽，在 高溫（120°C )和高鹽(飽和鹽水)下配置的溶液具有較高的粘度，用于鉆井作業(yè)中，與其它處 理劑配伍性良好。
【具體實施方式】
[0013] 下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發(fā)明，并 不限制本發(fā)明的范圍。
[0014] 實施例1按如下步驟制備一種抗高溫、抗高濃度鹽流型調(diào)節(jié)劑： 1、 按重量比2. 93:1.40:1:1.01:0. 04準備四種單體和交聯(lián)劑原料：2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸73. 8g，N，N-二甲基丙烯酰胺35. 3g，丙烯酰胺25. 2g，丙烯酸25. 2g，甲 叉基雙丙烯酰胺I. 〇g，硫酸亞鐵0. 4g，蒸餾水322. 7ml，氫氧化鈉55. Ig ; 2、 制備步驟： (1) 取氫氧化鈉與蒸餾水82. 7ml配成質(zhì)量濃度40%的氫氧化鈉溶液； (2) 取蒸餾水240mL，加入容積1升的內(nèi)襯抗溫塑料聚四氟乙烯的反應(yīng)器內(nèi)，加入2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉基雙丙烯酰胺，以 轉(zhuǎn)速lOOr/min充分攪拌1小時，使原料充分溶解后，加入叔丁基過氧化氫，5分鐘后，共聚交 聯(lián)反應(yīng)開始，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度逐步上升，反應(yīng)30分鐘后，溫度升至90°C，在該溫度保 溫1小時，自然冷卻一小時后溫度降低至50°C，得到共聚交聯(lián)物膠塊，將全部膠塊用膠塊造 粒機造粒，得共聚物膠粒； (3)將共聚物膠粒與步驟（1)配置的氫氧化鈉溶液，在80°C下不斷攪拌，中和、水解2小 時，得到共聚交聯(lián)物磺酸鈉鹽、羧酸鈉鹽膠粒，然后將產(chǎn)物在120°C干燥、粉碎，即制得空間 網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)的流型調(diào)節(jié)劑。
[0015] 對制備得到的流型調(diào)節(jié)劑在不同體系中的粘度與切力進行測定： (1) 測定其在蒸餾水中的粘度與切力：測定步驟為：取350ml蒸餾水，在500-1000rpm 下攪拌加入I. 75g流型調(diào)節(jié)劑，然后在IlOOOrpm轉(zhuǎn)速下攪拌20分鐘，在六速旋轉(zhuǎn)粘度計上 測定此溶液的粘度與切力； (2) 測其在4%鹽水中的粘度與切力：測定步驟為：取350ml蒸餾水，加入14. Og NaCl， 在I 1000 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌20分鐘，此溶液為4%鹽水；準確量取350ml 4%鹽水，加入3. 5 g 流型調(diào)節(jié)劑，在I1000 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌20分鐘，在六速旋轉(zhuǎn)粘度計上測定此溶液的粘度與切 力； (3) 測定其在飽和鹽水中的粘度與切力：測定步驟如下：取350ml蒸餾水，加入122. 5 g NaCl，在I 1000 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌20分鐘，此溶液為飽和鹽水；準確量取350ml飽和鹽水，加入 3. 5 g流型調(diào)節(jié)劑，在IlOOOrpm轉(zhuǎn)速下攪拌20分鐘，在六速旋轉(zhuǎn)粘度計上測定此溶液的粘 度與切力； (4) 測定其在100%Weigh3溶液中的粘度與切力：測定步驟如下：取350ml蒸餾水，加入 350 g Weigh3,高速攪拌20分鐘，此溶液即100%Weigh3溶液；準確量取350ml100 %Weigh3 溶液，加入3. 5 g流型調(diào)節(jié)劑，高速攪拌20分鐘，在FANN氏六速粘度計上測定此溶液的粘 度與切力。
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