[发明专利]一种钻井液用无机‑有机聚合物处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液用无机-有机单体聚合物处理剂及其制备方法，属于水溶性高分子材料合成制备技术领域。

背景技术

20世纪80年代以来，世界各国钻深井、超深井、复杂井的数量增加，这便对钻井液技术提出了更高的要求，钻井液技术不仅要满足传统功能的要求，而且还要满足环境、油层保护和提高钻井速度，降低钻井综合成本等方面的要求，并正朝着经济、安全、高效的目标发展。原有的钻井液处理剂已不能完全满足钻井液技术发展的需要，世界各国都在努力研制开发新型钻井液处理剂，以适应钻井液技术发展的需要。

受新型处理剂的限制，我国在钻井液技术领域发展缓慢。尤其是近期提高钻井速度和保护油气层的呼声越来越高，要想大幅度地提高钻井速度，最大限度地保护油气层，最终确保油气井的产量，就必须研制适应于钻井新技术和适应于钻井液与完井液发展需要的新型钻井液处理剂。因此，适时开展新型钻井液处理剂的分子设计及合成研究工作，对开发新产品和促进钻井液工程技术的进步具有重大意义。

但近几十年来，钻井液处理剂的研究开发主要沿着有机聚合物的固定模式进行，其耐温抗盐性成为处理剂研制的难点。而若将研发思路放在无机化合物方面，由于无机化合物的特性使得处理剂将不再面临耐温抗盐的主要问题。在研发含无机物的有机聚合物处理剂技术领域，发明人在先提出了专利申请CN200710180495.0，其中公开了一种无机-有机单体聚合物钻井液处理剂的制备方法，具体地，以丙烯酰氧丁基磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸和硅镁凝胶为原料，以氢氧化钠和碳酸钠调节pH值为9～11，再加入引发剂进行聚合反应，反应结束得到的大分子聚合物经干燥和粉碎后得到所述处理剂。该处理剂在现场应用中取得了明显效果，但本领域还需要研发一种改进的和效果更为优异的钻井液用无机-有机聚合物处理剂及其制备方法。

发明内容

因此，本发明首先提供一种钻井液用无机-有机聚合物处理剂，其中，所述处理剂为由磺酸单体、羧酸单体、非离子单体和无机材料在引发剂的作用下聚合形成；且所述无机材料中包含锂镁硅酸盐无机凝胶。

在一种具体的实施方式中，所述磺酸单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁磺酸、2-丙烯酰胺-2-苯基乙磺酸和2-丙烯酰胺十二烷基磺酸，所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸，所述非离子单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、异丁基丙烯酰胺和丙烯腈。

本发明对所述引发剂的种类和用量没有特别地限定，只要能够引发单体混合物聚合即可，例如，所述引发剂可以为偶氮类引发剂、过氧类引发剂和氧化还原类引发剂中的一种或多种。优选所述引发剂为包括氧化剂和还原剂的氧化-还原引发体系，其中氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠，还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠、硫酸亚铁和氯化亚铁。

在本发明中，所述无机材料中还可以选择地包含硅镁凝胶、铝镁硅酸盐无机凝胶、三聚磷酸铝、膨润土、海泡石和凹凸棒土等的一种或多种。在一个具体的实施方式中，所述无机材料中的锂镁硅酸盐无机凝胶占无机材料的总质量的50wt％以上，优选80wt％以上。

本发明还提供一种如上所述处理剂的制备方法，包括如下步骤：1)在含碱的水溶液中加入无机材料，搅拌均匀后用胶体磨研磨，在温度不超过35℃的条件下向研磨后的混合液中加入磺酸单体和羧酸单体，继续搅拌1分钟～3小时后再向其中加入非离子单体，再继续搅拌1分钟～5小时后得到反应混合液；2)将步骤1)所得的反应混合液置入聚合用反应容器中，可选择地继续搅拌1～30分钟，用碱将溶液pH值调至8～11，加入引发剂，并控制聚合反应的起始温度为35～50℃，反应2～24小时，得到胶状产物；将所得产物干燥并粉碎即得所述处理剂。