[发明专利]含硅的两性离子型包被抑制剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于水基钻井液的含硅的两性离子型包被抑制剂及其制备方法。该包被抑制剂由中性单体、阴离子单体、阳离子单体、硅类单体共聚而成。本发明的优点在于，通过分子结构的设计，使较快的电荷吸附和较强的化学反应偶联作用结合，以提供一种吸附速度快、吸附强度高的包被抑制剂，且该包被抑制剂通过反相悬浮聚合来制备，制备过程后处理相对简单，且形成的珠状颗粒易于分散溶解于水相中，有利于现场应用。

技术领域

本发明涉及一种两性离子型包被抑制剂，具体为一种用于水基钻井液的含硅的两性离子型包被抑制剂及其制备方法。

背景技术

随着石油勘探开发不断往深层、难勘探区域发展，深井、超深井、大角度井、水平井、定向井等高难度井位在不断的增加，如何解决井壁稳定、上部地层起下钻阻卡严重等问题必须加以面对和解决。为使井壁稳定、防止垮塌，对各种新型的钻井添加剂如抑制剂等提出了更高的性能要求，同时，在解决技术问题的同时，由于油价的降低，对开发成本也越来越关注，高性能的同时，如何降低或是不显著增加成本也必须加以考虑。包被抑制剂是一类常规的钻井助剂，其在接触钻屑时，可以吸附在钻屑表面，包被并抑制钻屑的进一步水化分散，防止钻屑对钻井液的增稠作用，维持钻井液体系稳定，进而使井壁稳定、钻井施工顺利进行，因此在钻井助剂技术进步时也多被关注。

中国专利CN103484085B公开了一种速溶型强包被抑制剂及其制备方法，以丙烯酰胺等非离子单体和二甲基二烯丙基氯化铵等阳离子单体采用乳液聚合的方式来合成，阳离子单体投量甚至高达单体总量的50%，该产品抑制性能较强、合成结束后不存在复杂的后处理过程，溶解速度快，但是这类乳液状包被抑制剂的有效物含量仅在30%左右，加量大且用到大量的油相，成本比较高，另外阳离子单体浓度过高时，容易导致钻井液中增粘用坂土的絮凝或是在钻井液中架桥形成网络结构而增加钻井液体系的粘度，给钻井液的流变稳定性调控增加难度。专利CN103952126B公开了一种钻井液用抗盐包被剂及其制备方法，由丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和硅酸钠等共聚而成，其中丙烯酰胺、丙烯酸以及二甲基二烯丙基氯化铵形成共聚物，硅酸钠水解成硅酸凝胶，可以起到提高抗温性、提高包被能力目的，但阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵等的投量还是较高，另外产物实际是两种凝胶的复合物，两者之间不存在化学作用，在使用过程中可能存在二者分离的情况，使得性能的控制比较困难，本产品为粉末状，在添加到钻井液中时，比较容易出现结块等现象，使得溶解困难。

发明内容

本发明提供了一种含硅的两性离子型包被抑制剂及其制备方法，在保持较强吸附抑制能力的同时，克服了现有技术的不足，可以使得包被抑制剂具有相对较快的溶解速度、同时避免高阳离子单体投量带来的絮凝、增粘的现象，且产品后处理相对简单。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：含硅的两性离子型包被抑制剂，由中性单体、阴离子单体、阳离子单体、硅类单体四种共聚而成，其中，中性单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种；阴离子型单体选自丙烯酸钠、丙烯酸钾、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸钾、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠中的一种；阳离子型单体选自二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种；硅类单体选自可聚合有机硅单体，优选自甲基乙烯基氯硅烷、乙烯基三氯硅烷。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：制备一种含硅的两性离子型包被抑制剂的方法，包括下述步骤：（1）中性单体、阴离子单体、阳离子单体、硅类单体、乳化剂和水混合，搅拌形成单体溶液，四种单体在单体溶液中的质量浓度为30-60%；（2）分散剂和有机溶剂搅拌混合形成油相；（3）将单体溶液与油相混合，加入引发剂，搅拌形成悬浮相后，升温至40-75℃进行反相悬浮聚合1-4小时；（4）反应结束后，在减压条件下共沸除水，所得颗粒经过滤、干燥即得产品。