[发明专利]抗高温有机/无机杂化聚合物降滤失剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种水基钻井液抗高温有机/无机杂化聚合物降滤失剂及制备方法。将丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和N‑乙烯基吡咯烷酮3种有机单体按比例混合均匀后调节PH至9转移至三口烧瓶中，通入氮气的同时加入无机单体改性纳米二氧化硅经超声分散仪超声分散25min后转移至三口烧瓶中，加热升温至70℃，加入引发剂，搅拌反应7h，得乳白色粘稠液体，经冷却、干燥、研磨粉碎后制得有机/无机杂化四元接枝共聚物。在本发明中，所用四种反应单体均不含磺化基团，其在150℃～210℃条件下降滤失效果较优于油田常用磺化类抗高温降滤失剂，表明该降滤失剂不仅对环境友好且具有良好的降滤失性以及抗温可达210℃。

技术领域

本发明涉及钻井液领域，具体涉及一种水基钻井液抗高温有机/无机杂化聚合物降滤失剂及其制备方法。

背景技术

随着能源需求的不断加大，深层以及非常规油气藏勘探开发成为近年全球油气勘探开发的重点。深层油气藏因其埋藏深，井底温度高，导致井下漏失事故频发；非常规油气藏例如页岩油气藏，因泥页岩中含有水敏性黏土矿物，当与钻井液接触时，会引起泥页岩水化膨胀，使得中深层泥页岩的井壁稳定成为制约页岩气开采的瓶颈。因此，如何形成低渗透率的高质量滤饼，在减少钻井液滤失量的同时保证其具有抗高温性，成为钻井液用降滤失剂研制的重点。

目前国内外油田常用的抗高温降滤失剂主要为磺化类产品，如磺甲基酚醛树脂(SMP)和磺化褐煤树脂(SPNH)等，而磺化类降滤失剂对环境有污染，需进行废弃钻井液处理，增加了后处理成本，因此研制一种去磺化且具有抗高温、环保性的降滤失剂对深层以及非常规油气藏的开采具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于深层页岩地层的水基钻井液抗高温有机/无机杂化聚合物降滤失剂及其制备方法，以解决现有技术中所存在的问题。

本发明目的之一是提供一种非磺化抗高温有机/无机杂化聚合物降滤失剂，是由丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)3种有机单体和改性纳米二氧化硅1种无机单体，加入引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠，利用自由基共聚反应生成的一种四元接枝共聚物。

所述的丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的质量比为(1～10):(1～7):(1～5)，优选(3～7):(1～5):(1～3)；改性纳米二氧化硅(M-SiO₂)的质量为溶液总体积的0.5％～2％，优选0.5％。

本发明目的之二是提供所述聚合物降滤失剂的制备方法，可包括以下步骤：

(1)按比例将丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)加入100mL去离子水中混合搅拌均匀，并调节溶液的pH值至9。

所述的丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和N-乙烯基吡咯烷酮三种单体的质量比为5:4:3，总加量为溶液总体积的30％，调节pH值的试剂为氢氧化钠水溶液。

(2)按比例将改性纳米二氧化硅加入100mL去离子水中，并使用超声波分散仪超声分散25min，使改性纳米二氧化硅充分分散，制得改性纳米二氧化硅悬浮液。

所述的改性纳米二氧化硅为经KH570改性后的纳米二氧化硅，其粒径为20nm，比表面积为140.21m²/g，改性纳米二氧化硅加量为配置悬浮液时溶液体积的5％。

(3)将步骤(1)中配置好的溶液转移至250mL三口烧瓶中，在氮气保护下加热，并加入10mL由步骤(2)中配置好的改性纳米二氧化硅悬浮液。

(4)升温至70℃，向步骤(3)中加入一定量的引发剂，搅拌反应7h，得乳白色粘稠液体。

所述的引发剂为过硫酸铵与亚硫酸氢钠，质量比为1:1，总用量为体系单体总质量的0.4％。