[发明专利]一种钻井液用抗温抗盐速溶聚合物及其制备方法和应用

说明书

本申请提供了一种钻井液用抗温抗盐速溶聚合物及其制备方法，以及其在制备钻井液中的应用，所述的速溶聚合物主要以有机酸类单体、有机酰胺类单体、N‑乙烯基吡咯烷酮和分子量调节剂为原料，通过反相微悬浮聚合方式制得；所述钻井液用抗温抗盐速溶聚合物为多孔微球颗粒，粒径为0.1～0.3mm。本发明提供的速溶聚合物可作为粉状降滤失剂产品，现场应用时提高溶解速率，避免现场加料过程产生的粉尘污染，并且抗温、抗盐能力更强，可满足井底温度高于200℃、高盐(饱和盐)环境下的安全钻井施工的需要。

技术领域

本申请属于油田化学钻井液处理剂技术领域，涉及一种钻井液用抗温抗盐速溶聚合物及其制备方法，以及其在制备钻井液中的应用。

背景技术

在钻井液用聚合物中，胺基聚合物是用量最大、也是最普遍的一类聚合物处理剂，可以保证并改善钻井液性能。不同类型和不同分子量的聚合物处理剂可以分别起到降滤失、粘度调节、页岩抑制、高温稳定、堵漏和乳化等作用，保证钻井、完井作业顺利进行。其中，降滤失剂是保证钻井液性能稳定、减少有害液体向地层滤失、稳定井壁和保证井径规则的重要钻井液处理剂。

目前，现场用聚合物降滤失剂多以固体粉末状产品为主，粉状产品运输储存方便、有效成分高、安全性高。粉状产品主要采用水溶液聚合生产工艺，经过聚合、造粒、烘干和粉碎过程得到。该方法一般能够大规模合成胶块产品；虽然方便运输储存，但粉状产品使用时直接加入钻井液中溶解速度慢，甚至会形成内部干燥外部润湿的胶泡——鱼眼，鱼眼一旦形成，就很难溶解。如果溶解时间大于循环周期，溶胀颗粒会被震动筛筛出，甚至糊筛，所以使用时必须先配成一定质量浓度的水溶液。这样不仅增加工作量，而且使产品剪切降解、使用不方便，影响产品使用效果。

公开号CN111471123A的中国专利文献公开了一种速溶型高分子量聚丙烯酰胺的制备方法，所述的制备方法采用水溶液聚合方式，所得胶块进行破碎、造粒、干燥、粉碎后得到速溶高分子量聚丙烯酰胺颗粒，通过引入交联的亲水聚合物(羧甲基淀粉钠、羟乙酸淀粉钠、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联羧甲基纤维素钠等)，提高高分子量聚丙烯酰胺溶解速度，溶解时间可控制在10min，其主要起到絮凝、助留作用。而传统的速溶聚合物降滤剂产品采用水溶液聚合方式，干燥制粉造成产品质量下降且溶解速度慢，溶解时间长，产品溶解过程中容易产生“鱼眼”，难以满足速溶、降滤失等要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题在于提供一种钻井液用的速溶聚合物及其制备方法和应用，本发明提供的速溶聚合物可作为粉状降滤失剂产品，现场应用时提高溶解速率，避免现场加料过程产生的粉尘污染，并且抗温抗盐能力更强，利于在钻井液中的应用。

本发明提供一种钻井液用抗温、抗盐的速溶聚合物，其主要以有机酸类单体、有机酰胺类单体、N-乙烯基吡咯烷酮和分子量调节剂为原料通过反相微悬浮聚合制备得到；所述钻井液用的速溶聚合物为粒径0.1～0.3mm的多孔微球颗粒。

同时，本发明还提供一种该钻井液用抗温抗盐速溶聚合物的制备方法，包括以下步骤：

按照质量份，将90～200份水、41～99份有机酸类单体、54～117份有机酰胺类单体、6～20份N-乙烯基吡咯烷酮、0.3～1.75份分子量调节剂和0.25～1.0份致孔剂混合，并调节混合体系pH值为8.0～11.0，得到水相；另将溶剂和分散剂混合溶解，得到油相；

将所得的水相在搅拌条件下加入所得的油相中，得到混合物悬浮液；将所述混合物悬浮液加入0.25～0.56份的引发剂，反应1～3h，得到反应产物混合液；将所述反应产物混合液脱水，得到固体状抗温抗盐速溶聚合物。

现有方法制备胶块状聚合物，内部不易散热，容易导致交联，水溶性差，后期干燥过程时间长，消耗大量能源；同时高温烘干过程中存在降解、交联或水解等反应，会导致产品性能降低；且粉状产品直接加入钻井液中溶解速度慢。另外，若采用水溶液聚合的爆聚方式，加入引发剂后瞬间的引发聚合，放出大量白烟，容易造成环境污染。