[发明专利]一种降滤失剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液降滤失剂，尤其涉及一种钻井液抗高温共聚物类降滤失剂及其制备方法。

背景技术

随着现代石油工业的迅猛发展和对石油需求量的不断增加，钻遇地层日趋复杂，钻遇深井、超深井越来越多，井底温度甚至达到200℃及以上，这对现代钻井工艺技术提出了巨大挑战。

降滤失剂作为钻井液最重要的处理剂之一，对保证安全、快速、高效钻井起着重要作用。而高温高压的深井井下环境使普通钻井液降滤失剂发生高温交联、高温降解、高温增稠等使其滤失性和流变性失去控制，普通钻井液降滤失剂已不能满足深井超深井钻井需要，因此，抗高温钻井液降滤失剂的研发是最核心内容。

目前，现有的抗高温降滤失剂主要分为天然/天然改性高分子化合物和合成聚合物类降滤失剂。天然/天然改性高分子化合物类降滤失剂(主要包括纤维素、淀粉、腐殖酸及其改性产物)主要用于钻遇井底温度不超过180℃的深井，因此其使用范围受到限制。而聚合物类降滤失剂是通过不饱和或环状的碳键相互加成得到的，一般以－C－C－键作为共聚物分子的主链，单体上的功能性基团一般在共聚物的侧链上。在共聚物高分子中，－C－C－键的断裂需要很高的能量，即使环境温度很高，也不易发生断裂。因此，此类降滤失剂的主链较其他类型的降滤失剂更加稳定，抗温性能力更强，使用温度更高。

总体来说，现有技术使用的聚合物降滤失剂相对分子量较高，为使其在高温高盐条件下起较好降滤失作用，必须加大其用量，这样带来的不利因素或造成钻井液体系粘度增加或由于聚合物高温增稠、高温降解、高温交联等使其流变性不易控制。现有的高温高压降滤失剂磺化酚醛树脂(SMP-1和SMP-2)可以基本满足200℃以内钻井需要，但不能满足超高温条件下盐水和饱和盐水高温高压滤失量和流变性的控制。

发明内容

本发明针对上述缺点，从聚合物降滤失剂的作用机理出发，同时针对抗高温这一技术难题提供了一种抗高温降滤失剂及其制备方法。

本发明公开了一种降滤失剂，其主要由2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基二烯丙基氯化铵、对苯乙烯磺酸钠为原料反应制备而成，反应式为：

所述原料2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为3～6：6～9：1～2：1～2。

本发明还公开了一种降滤失剂的方法，包括以下步骤：

A.将所述2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸溶于蒸馏水中，再在冰水浴中加入与所述2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸等摩尔的氢氧化钠；

B.调节步骤A溶液的pH为4～13，之后依次加入所述丙烯酰胺、所述N,N-二甲基二烯丙基氯化铵和所述对苯乙烯磺酸钠，并通入氮气不断混合搅拌并加热；

其中，作为优选，用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵中的一种或多种调节步骤A溶液的pH为4～13。

C.当温度达到50～120℃时，向混合溶液里滴加引发剂，所述引发剂加量是2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基二烯丙基氯化铵和对苯乙烯磺酸钠四种物质总质量的0.1％～1.0％，之后进行保温反应5～7小时得到粘稠状胶状物；其中，所述引发剂为过硫酸铵。

D.将所述粘稠胶状物用有机溶剂提取，进行分离提纯，并在40～70℃真空干燥箱干燥得到所述降滤失剂；

其中步骤A中蒸馏水的用量为使总单体浓度控制在10％～35％之间。

其中，作为优选，步骤D中所述粘稠胶状物用有机溶剂提取2～4次。

本发明中，将所述提取后的产物用索氏提取器进行分离提纯。具体为，将所述提取后的产物在有机溶剂浸泡24～72h,然后在索氏提取器中用无水乙醇抽提。

本发明中作为优选，所述有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、乙醚、四氢呋喃、苯、甲苯、环己烷中的一种或多种。

本发明采用溶液聚合方法简便，操作简单，条件易控制，成本低，产率高；该降滤失剂抗高温、耐盐性能较好，在淡水钻井液、4％盐水钻井液、饱和盐水钻井液中均有较好的流变和滤失性能；形成的滤饼薄，致密，渗透率低能有效降低滤失量；与钻井液配伍性较好，适用于深井和超深井钻井需要。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例1制备的降滤失剂的红外光谱图；

图2为本发明实施例1制备的降滤失剂的核磁共振氢谱。

具体实施方式