[发明专利]水基钻井液用环保型抗高温抗盐增粘剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种水基钻井液用环保型抗高温抗盐增粘剂的制备方法，包括：1)将乳化剂、酯类单体共溶于水中，充分剪切乳化，得乳液A；2)将烯类单体、醚类单体和交联剂单体混合，以低速搅拌混合均匀，得水相B；3)将乳液A与水相B混合，搅拌乳化后，调节pH值至6‑9，得混合反应液；4)于惰性氛围、保温60‑80℃的环境下，将引发剂加入到所述混合反应液中，低速搅拌反应，反应结束即得聚合物增粘剂。本发明还提供了该聚合物增粘剂及其应用。本发明提供的水基钻井液用增粘剂抗温抗盐能力优异，在200℃高温、15％盐加量条件下仍具有稳定性能。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，具体涉及一种水基钻井液用环保型抗高温 抗盐增粘剂及制备方法与应用。

背景技术

随着对于深部超深部油气储层的开采力度加大，深部储层高温高压等钻井 环境给钻井施工带来了极大的挑战。水基钻井液是钻探高温地层的关键技术之 一，但是在钻探深部储层时，随着地层温度的增高，井内钻井液中的各种组分 在高温条件下容易发生降解、增稠等问题，严重影响钻井质量。因此，提高水 基钻井液在高温条件下的稳定性对于安全高效的油气钻探起着至关重要的作用。

用于调整水基钻井液流变性能的增粘剂是抗高温钻井液核心处理剂之一， 目前常用主要为高分子聚合物类增粘剂，主要的增粘机理是聚合物分子之间通 过桥联作用形成网架结构来提高钻井液粘度。聚合物类增粘剂的抗温能力与其 分子结构密切相关，优化聚合物的分子结构可以显著提高增粘剂的抗温能力， 主要的优化方式为：1)分子一级结构应该选择带有C-C、C-N和C-S键为主链 的单体；2)二级结构要具有一定的支链型和体型结构；3)选择具有耐水解和 刚性基团的单体。

中国专利CN201410419965.4公布了一种增粘剂制备方法，由丙烯酰胺、含 磺酸基单体A、吡咯烷酮类单体B按质量比10：(3-5)：(0.7-1.5)的比例混合 后，调节溶液pH值，加入交联剂C、分子量调节剂D、引发剂，经共聚交联得 网状聚合物，抗温135℃，随着对深井超深井的勘探开发，这种增粘剂无法有效 的在高温环境中发挥功用，并且其抗盐性能未得到评价。

中国专利CN201910933017.5公布了一种改性植物胶增粘剂制备方法，由以 下重量份组分：瓜尔胶7～11份、水解聚丙烯酰胺0.6～1份、硼砂1.1～1.3份、 氢氧化钠水溶液0.8～1.5份、环氧乙烷1.2～1.5份和聚氨酯6～6.5份。改性植 物胶增粘剂虽然具有一定的环保性能，但是在油田使用中，因其抗温能力有限 往往达不到钻井施工现场的要求，因此影响其广泛使用。

现有水基钻井液用增粘剂存在以下缺点：1)抗高温能力不足，目前常用 的增粘剂在高温条件下会发生高温降解，性能会发生显著改变；2)抗盐能力的 不足。3)环保性能不足，随着油田对于环保要求的提高，现有的水基钻井液用 增粘剂难以满足环保的要求。

发明内容

本发明使用不同的含烯基单体为主要原料，通过乳液聚合法制备了一种水 基钻井液用环保型抗高温抗盐增粘剂及制备方法与应用，在200℃高温环境中对 于水基钻井液具有优异增粘性能且无毒易生物降解。

本发明首先提供了一种水基钻井液用环保型抗高温抗盐增粘剂的制备方法， 包括：

1)将乳化剂、酯类单体共溶于水中，充分剪切乳化，得乳液A；

2)将烯类单体、醚类单体和交联剂单体混合，共溶于水，以低速搅拌混合 均匀，得水相B；

3)将乳液A与水相B混合，搅拌乳化后，调节pH值为6-9，得混合反应 液；

4)于惰性氛围、保温60-80℃的环境下，将引发剂加入到所述混合反应液 中，低速搅拌反应，反应结束即得聚合物增粘剂；

其中，

烯类单体选自丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酰胺中的以任 意比例混合的两种；