[发明专利]适于海洋的温敏聚合物流变调节剂及恒流变性水基钻井液

说明书

本发明涉及一种适于海洋的温敏聚合物流变调节剂及含有这种温敏聚合物流变调节剂的恒流变性水基钻井液。所述的适于海洋的温敏聚合物流变调节剂为主要由烯基酰胺和烯基磺酸反应生成的共聚物，所述的恒流变性水基钻井液由海水、粘土、温敏聚合物流变调节剂、抑制剂、降滤失剂和加重剂组成。本发明的有益效果是，温敏聚合物流变调节剂分子在海水具有高温增粘和低温降粘的特性，且抗温性能突出；以温敏聚合物流变调节剂为主剂，配合使用少量粘土、适量降滤失剂、抑制剂、加重剂等，配置的恒流变性水基钻井液的流变性受温度的影响较小，特别是切力、低剪切速率下的粘度等参数随温度的变化而变化较小，表现出稳定优良的流变性能。

技术领域

本发明属于石油钻井工程化学剂技术领域，具体涉及一种适于海洋的温敏聚合物流变调节剂及含有这种温敏聚合物流变调节剂的恒流变性水基钻井液。

技术背景

近年来，随着全球油气消耗量的不断增长，海洋油气开采量逐年增加，目前海洋油气勘探已逐渐向深水进军。在海洋油气钻探中，油基、合成基钻井液在井壁稳定性、润滑性、抗温性等方面具有一定优势，但受限于日益严格的环保要求和成本控制。水基钻井液具有环境友好、成本低、配置方便等优点，已成为海上油气钻探的常用钻井液体系。然而深水钻井时会同时经受低温、高温作用，而常规水基钻井液的流变性受温度的影响很大，特别是低温下，切力和低剪切速率下的粘度难以控制，由此引发的井漏、当量循环密度(ECD)高，压力控制难等一系列问题已成为海洋深水水基钻井液所面临的挑战。

由于常规水基钻井液中由粘土构成的网架结构强度随温度变化很大，特别是低温下黏度增加十分明显，所以，为实现海洋水基钻井液体系稳定优良的流变特征，需要降低粘土的加量，而通过加入聚合物流变调节剂来调控体系的流变性能，但常用的聚合物流变调节剂如XC、80A51等，具有高温降粘和低温增粘的特点，不能满足实现海洋水基钻井液体系稳定优良的流变性能要求。因此，开发新型流变调节剂，构建切力、低剪切速率下的粘度等参数对温度变化不敏感的恒流变性水基钻井液成为必然。

CN102234501B公开了一种海洋深水水基恒流变钻井液，该钻井液主要包含粘土、流型控制剂、抑制剂、降滤失剂、润滑剂、加重剂等组份，该钻井液体系粘度随温度变化的敏感性低，具有一定的恒流变性能，同时还具有较强的抑制性和润滑性。但该专利中制备流型控制剂所需的单体种类多、制备过程较为复杂，使用不方便。同时，该钻井液体系的恒流变性温度范围为4℃至65℃，恒流变温度较窄，具有一定的局限性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适于海洋的温敏聚合物流变调节剂及含有这种温敏聚合物流变调节剂的恒流变性水基钻井液。

一种适于海洋的温敏聚合物流变调节剂，其特征在于，所述的温敏聚合物流变调节剂是由烯基酰胺和烯基磺酸作为反应物，在pH值调节到7.0后，在55℃时由引发剂引发生成的共聚物；

所述的烯基酰胺和烯基磺酸重量比2～9:1；

所述的烯基酰胺选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基双丙烯酰胺、乙烯基己内酰胺和N-异丙基丙烯酰胺；

所述的烯基磺酸选自乙烯基磺酸、乙烯基苯磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸和2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸；

所述的引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，所述的引发剂的量为所述的烯基酰胺和烯基磺酸总重量的0.2％。

进一步的，所述温敏聚合物流变调节剂包括以下重量分数比的原料：所述丙烯酰胺30～50％，N-异丙基丙烯酰胺20～40％，2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸10～40％。

进一步的，所述温敏聚合物流变调节剂包括以下重量分数比的原料：所述丙烯酰胺30～50％，乙烯基己内酰胺20～45％，2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸20～40％。

进一步的，所述的助溶剂为十二烷基硫酸钠，它的用量为所述的烯基酰胺和烯基磺酸总重量的0～1.0％。