共聚物及其制备方法、应用和钻井液与流程

xiaoxiao16天前  17


本发明涉及油田化学品领域,具体涉及一种共聚物及其制备方法、作为降滤失剂的应用和由其组成的钻井液。


背景技术:

1、随着石油天然气勘探开发力度逐年递增,钻井深度及井下的复杂程度不断地增加,在钻井过程中常常伴随着高温、高压、高矿化度等情况,给钻井液能否维持稳定的性能带来极大挑战,导致钻井液的降滤失性能及流变性能显著变化,引起井径缩小、卡钻、钻管磨损严重等事故的发生,从而造成钻井液的成本增加、钻井周期增长。寻找抗高温、抗盐抗钙、成本低廉的抗高温降滤失剂,是合理开发石油和天然气资源的迫切需求之一。

2、目前国内外的降滤失剂主要分为三大类:天然高分子改性类、合成树脂类和合成聚合物类。传统的天然高分子及其衍生物易生物降解、环境友好,且在调控钻井液滤失和流变性等方面表现出优良的性能,但在超过150℃后易发生热氧化降解以及水解等反应,进而丧失功能。

3、cn108410435a公开了一种钻井液用纳米淀粉降滤失剂及其制备方法。该降滤失剂主要通过对纳米淀粉进行醚化改性,提升原有纳米淀粉的降滤失效果,使其能明显降低钻井液的中压滤失量,且其仍保留了完全被生物降解的特点,具有对环境无毒无害、反应条件简单、制备原料成本廉价等优点,但仅适用于160℃以下的储层。

4、cn114437290a公开了一种低粘类有机膦酸聚合物降滤失剂、其制备方法和应用,所述的有机膦酸降滤失剂仅以丙烯膦酸类单体和丙烯酰胺类单体为合成原料,合成了低黏度降滤失剂(表观黏度<20mpa·s),解决现有的降滤失剂在高温高压中使用时加入含量大和对钻井液黏度影响大问题,可以在复合盐水浆中保持良好的黏度保留率,具有更强的抗钙镁能力和降滤失效果,但是抗高温的性能不够突出。

5、cn108117621a同时针对降滤失剂抗盐能力不足的问题,公开一种增粘型抗钙盐聚合物降滤失剂及制备方法,该发明通过控制聚合物分子链上的吸附基团和水化基团,使降滤失剂在高钙盐水溶液中粘度降低率较低,且在经过150℃老化后仍能吸附在粘土颗粒的表面,使其形成低渗透率、薄而致密的滤饼,中压滤失量仍可小于10ml。这些降滤失剂可以起到较好的增黏效果及控制钻井液滤失量的作用,但在高温(>220℃)高矿化度(>20000mg/l)的环境中降滤失剂的用量增大(5-10%)、hthp失水量难以控制。

6、因此需要提高降滤失剂的抗高温和抗盐抗钙性能。


技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的水基钻井液的降滤失剂抗温抗盐性能较低的问题,提供一种共聚物及其制备方法、应用和钻井液。

2、为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种共聚物,其中,所述共聚物包括来自磺酸基水溶性单体的结构单元a,来自非离子型水溶性单体的结构单元b,来自水溶性单体的结构单元c和式(ⅰ)所示的结构单元d,

3、

4、其中,x表示为中的至少一种;y表示为-h、-oh、-nh2、-cnh2n+1,其中,n=1-8;

5、其中,结构单元a、结构单元b、结构单元c和结构单元d的质量比为1-4:2-10:1-5:1-3。

6、本发明第二方面提供一种共聚物的制备方法,该方法包括:

7、(1)在碱和第一溶剂存在下,将多胺结构化合物和丙烯酰氯进行酰基化反应,得到多胺类超支化单体;

8、(2)在引发剂和水存在下,将磺酸基水溶性单体、非离子型水溶性单体、水溶性单体和多胺类超支化单体进行聚合反应,得到所述共聚物;

9、其中,四种单体的投料量重量比为1-4:2-10:1-5:1-3。

10、本发明第三方面提供一种本发明所述的制备方法制得的共聚物。

11、本发明第四方面提供一种本发明所述的共聚物在超高温钻井液中作为降滤失剂的应用。

12、本发明第五方面提供一种钻井液,该钻井液含有本发明所述的共聚物。

13、通过上述技术方案,本发明提供的共聚物具有更好的增黏、流变性能、抗温抗盐性能。该共聚物的抗温性能可达220℃,在有效降低高温高压滤失量的同时,能进一步增强抗盐抗钙的能力,抗一价盐浓度可达到30wt%,同时也能抗复合盐。



技术特征:

1.一种共聚物,其特征在于,所述共聚物包括来自磺酸基水溶性单体的结构单元a,来自非离子型水溶性单体的结构单元b,来自水溶性单体的结构单元c和式(ⅰ)所示的结构单元d,

2.根据权利要求1所述的共聚物,其中,所述磺酸基水溶性单体选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、丙烯酰氧丁基磺酸、2-丙烯酰氧-2-甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基磺酸钠中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的共聚物,其中,所述非离子型水溶性单体选自丙烯酰胺、乙烯基甲基乙酰胺、异丁基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n,n-二乙基丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的共聚物,其中,所述水溶性单体选自n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基己内酰胺、3-乙酰基-n-乙烯基吡咯烷酮、n-丙烯酰吗啉、2-丙烯基苯酚中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的共聚物,其中,所述共聚物选自以下共聚物组合中的一种:

6.一种共聚物的制备方法,该方法包括:

7.根据权利要求6所述的制备方法,其中,步骤(1)所述第一溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、乙腈、甲苯、四氢呋喃、乙醇、丙酮中的至少一种,优选为二氯甲烷和/或三氯甲烷;

8.根据权利要求6或7所述的制备方法,其中,所述聚合反应的条件包括:加热温度为40-80℃,氮气通入时间为30-60min,反应时间为4-10h;

9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述自由基引发剂为氧化-还原体系;

10.一种权利要求6-9中任意一项所述的制备方法制得的共聚物。

11.一种权利要求1-5和10中任意一项所述的共聚物在超高温钻井液中作为降滤失剂的应用。

12.一种钻井液,所述钻井液包含权利要求1-5和10中任意一项所述的共聚物,优选地,所述钻井液中,所述共聚物的含量为0.5-5wt%。


技术总结
本发明涉及油田化学品领域,公开了一种共聚物及其制备方法、作为降滤失剂的应用和由其组成的钻井液。该共聚物包括来自磺酸基水溶性单体的结构单元A,来自非离子型水溶性单体的结构单元B,来自水溶性单体的结构单元C和式(Ⅰ)所示的结构单元D。其制备方法分为(1)多胺结构化合物和丙烯酰氯反应得到多胺类超支化单体,(2)磺酸基水溶性单体、非离子型水溶性单体、水溶性单体和多胺类超支化单体聚合反应得到所述共聚物。本发明提供的共聚物具有更好的增黏、流变性能、抗温抗盐性能。该共聚物的抗温性能可达220℃,在有效降低高温高压滤失量的同时,能进一步增强抗盐抗钙的能力,抗一价盐浓度可达到30wt%,同时也能抗复合盐。

技术研发人员:李大奇,杨帆,金军斌,舒文明,宣扬
受保护的技术使用者:中国石油化工股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23

最新回复(0)