[发明专利]一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法。降滤失剂是由包括以下单体的原料聚合而得，各单体按质量百分比计：N‑乙烯基酰胺类单体5～40％；丙烯酰胺类单体5～30％；含乙烯基的磺酸单体40～85％；丙烯酸类单体2～20％；甲基丙烯酸酯类单体1～10％。本发明的降滤失剂，通过控制聚合物分子链上吸附基团和水化基团的比例，在高钙盐下与粘土颗粒具有合理的相互作用，使其处于适度分散状态，形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，降低钻井液的滤失量，同时该抗钙降滤失剂具有较大分子量，与现有抗盐聚合物降滤失剂相比，在高钙盐水溶液中粘度降低率小，在高钙盐钻井液中具有一定的包被、抑制和提粘切作用。

技术领域

本发明涉及钻井液技术领域，进一步地说，是涉及一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法。

背景技术

降滤失剂是保证钻井液性能稳定的一类重要添加剂，有助于钻井液在井壁上形成低渗透率、薄而致密的滤饼，通过减少钻井液滤液向地层侵入，降低泥页岩水化膨胀，达到稳定井壁、保证井径规则、顺利钻探的目的。

随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，钻遇的地层日趋复杂，钻井液面临高温、盐膏层、破碎地层以及高压盐水层等的挑战，传统的天然改性和合成的降滤失剂已不能满足安全钻井的需要，特别是急需应对高温下盐膏层和高压盐水层中高价金属离子对钻井液的污染问题。高价金属离子，如Ca²⁺、Mg²⁺等与钻井液中的处理剂相互作用，导致处理剂发生分子链或基团的不可逆变异或者破坏，从而影响其效用，导致钻井液性能恶化，高温下这种破坏作用更加严重。

近年来，国内外开发了许多抗温抗盐的降滤失剂，以含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体的聚合物为代表的降滤失剂，在抗温抗盐性能方面虽然取得了长足进步，也具有较好的抗钙盐能力。王中华等开发的AMPS/AM/AN三元共聚物、AMPS/IPAM/AM三元共聚物以及AMPS/DEAM二元共聚物，在含钙钻井液中均具有很好的抗温降滤失性能；专利CN201410777862.5公开了一种由AMPS、AA、AM、DMDAAC共聚的钻井液用抗盐抗钙降滤失剂及其制备方法，分子量的大幅增加，使得其包被性、抑制性、热稳定性与抗盐钙污染能力得到较大的提高。蒋官澄等引入纳米二氧化硅(nano-SiO₂)合成了钻井液降滤失剂P(AM-AMPS-AA-DMDAAC)/nano-SiO₂，耐温、抗盐、抗钙性能良好。但国内目前的降滤失剂只能在150℃下Ca²⁺含量1.4×10⁴mg/L以内有效控制滤失量，缺乏在更高钙离子含量下具有较高抗温能力的降滤失剂。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法，按所述方法制备的降滤失剂，通过控制聚合物分子链上吸附基团和水化基团的比例，在高钙盐下与粘土颗粒具有合理的相互作用，使其处于适度分散状态，形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，降低钻井液的滤失量，同时该抗钙降滤失剂具有较大分子量，在高钙盐钻井液中具有一定的包被、抑制和提粘切作用。

本发明的目的之一是提供一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂。

所述降滤失剂是由包括以下单体的原料聚合而得，各单体按质量百分比计：

所述N-乙烯基酰胺类单体优选为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或N-甲基-N-乙烯基乙酰胺；

所述丙烯酰胺类单体优选为丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰或N,N-二乙基丙烯酰胺；

所述含乙烯基的磺酸单体优选为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸；

所述丙烯酸类单体优选为丙烯酸或甲基丙烯酸；

所述甲基丙烯酸酯类单体优选为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯。