一种钻井液用耐高温高压聚合物降滤失剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油钻井过程使用的钻井液用耐高温高压聚合物降滤失剂及其制备 方法，属于石油化工技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着石油勘探开发技术的不断发展，钻探深井和超深井的井次越来越多，井底温 度也越来越高。温度的升高使钻井液的粘度、切力升高，触变性增强，流动性变差，滤失量增 大，泥饼增厚。因此钻探高温高压井对钻井液添加剂的耐温性能提出了更高的要求。
[0003] 钻井液用降滤失剂是钻井液中重要的处理剂之一，它对井壁稳定、保护油气层起 着很重要的作用。在钻井过程中，钻井液的滤液侵入地层会引起泥页岩水化膨胀，严重时导 致井壁不稳定和各种井下复杂情况，钻遇产层时还会造成油气层损害。加入降滤失剂的目 的，就是要通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，尽可能降低钻井液的滤失 量。
[0004] 目前使用的降滤失剂有：改性纤维素类（例如中海油田服务股份有限公司生产聚 阴离子纤维素 PF-PAC SL?);改性淀粉类（例如中海油田服务股份有限公司生产的阳离子 淀粉类降滤失剂PF-FLO CAT?);树脂类（例如中海油田服务股份有限公司生产的褐煤树脂 PF-TEMP?和酚醛树脂PF-SMP ?);以及聚合物类，包括人工合成聚合物类（例如中海油田服 务股份有限公司生产的乙烯单体共聚物类降滤失剂PF-THERM?)和聚合物下脚料改性产品 (例如中海油田服务股份有限公司生产的降滤失剂聚丙烯腈盐PF-NPAN?)。纤维素类和淀 粉类降滤失剂的抗温性能差，其中纤维素类降滤失剂使用温度一般低于140_150°C，淀粉类 降滤失剂使用温度一般低于120°C ;褐煤树脂和酚醛树脂类降滤失剂虽然能抗一定的高温， 但是抗盐性差；聚丙烯腈类降滤失剂也能抗一定的高温（一般低于180°C )和抗盐的能力， 但是抗钙能力较弱。
[0005] 人工合成聚合物类降滤失剂通过在聚合物分子结构中引入抗温单体，抗温能力能 得到大量的提高。大量文献报道了系列人工合成聚合物降滤失剂的合成方法及其在钻井液 中应用效果。
[0006] 王中华等合成了系列AMPS多元共聚物降滤失剂，包括：2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸（AMPS)/丙烯酰胺（AM)共聚物、丙烯酰胺（AM)/丙烯酸（AA)/二烯丙基二甲基氯 化铵（DADAAC)共聚物、丙烯酰胺（AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)/丙烯酸 (AA)/2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基三甲基氯化铵（HNOPTA)共聚物、丙烯酰胺（AM)/2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)/甲基丙烯酸（MA)/二烯丙基二甲基氯化铵（DADAAC)共聚 物、丙烯酰胺（AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS) /甲基丙烯酸（MA)共聚物、丙烯 酰胺（AM) /甲基丙烯酰胺（MAM)/丙烯酸（AA)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)共聚 物、丙烯酰胺（AM)/甲基丙烯酸（MAA)/二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC)共聚物、2-丙烯酰 胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)/丙烯酰胺（AM)/二乙基丙烯酰胺（DEAM)共聚物、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸（AMPS)/丙烯酰胺（AM)/二甲基丙烯酰胺（DMM)共聚物、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸（AMPS)/丙烯酰胺（AM)/醋酸乙烯酯（VAC)共聚物。（王中华，钻井液化 学品设计与新产品开发[M].西北大学出版社，2006-11-1)
[0007] 中国专利200910017000. 1公开一种钻井液用抗高温防塌降滤失剂及其制备方 法。由丙烯酰胺单体、丙烯酸单体、阳离子单体、交联剂和引发剂为原料制得。制备方法为： 将丙烯酰胺、阳离子单体和交联剂加入水中，搅拌均匀；加入中和度为50-80wt%丙烯酸溶 液和引发剂，所得混合溶液雾化成100微米以下的液滴，使之分散在50-70°C的油相介质中 聚合反应3-5小时。
[0008] 中国专利20091020694. 4公开一种钻井液用抗高温聚合物降滤失剂及其制备方 法。是一种由烯基磺酸、烯基酰胺、烯基烷酮和烯基季铵盐反应生成的共聚物，其分子中含 有800-1800个结构单元，粘均分子量为500, 000-1200, 000。这种聚合物降滤失剂在钻井液 中抗温达245°C以上，对钻井液的护胶性能好，改善滤饼质量，在淡水、淡水加重以及盐水等 钻井液中均具有良好的降滤失效果，同时能抑制粘土水化分散、具有良好的流变性。
[0009] 中国专利200910060168. 1公开一种钻井液用抗高温两性离子聚合物降滤失剂及 其制备方法。是以丙烯酰胺（AM)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS)、二甲基二烯丙基氯 化按（DMDAAC)、苯乙烯磺酸钠（SSS)四种单体为原料，其摩尔比AM:AMPS:DMDAAC:SSS为（9 -11) : (3-4) : (0. 5-1. 5) : (1. 0-1. 5)，加入引发剂过硫酸按-亚硫酸氢钠，采用溶液聚合法 共聚而合成。
[0010] 中国专利200910311206. 5公开抗高温抗盐钻井液降滤失剂制备方法。制备方法 为：a、将乙烯基单体溶解在水中，调节pH值到5. 5-8 ;b、在上述溶液中加入引发剂和柠檬酸 铝，搅拌混合均匀；c、将混合溶液在40-100°C下反应1-4小时；其中引发剂为乙烯基单体质 量的0. 01-0. 1 %，柠檬酸铝为乙烯基单体质量的1-3%。通过添加了柠檬酸铝溶液，使各种 乙烯基单体共聚的同时，柠檬酸铝与乙烯基单体上的官能团的配位络合反应也在进行。所 述乙烯基单体为：丙烯酰胺（AM)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)和丙烯酸（AA)。 [0011] 上述人工合成聚合物虽然具备一定的抗温和抗盐能力，但是存在以下缺点之一或 以下多个缺点。包括：抗盐能力差；加有人工合成聚合物的钻井液热滚前后粘度和切力变 化较大，流变性能不容易控制，不适用于高密度钻井液中；抗温能力达不到200°C以上。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是提供一种钻井液用耐高温高压聚合物类降滤失剂。
[0013] 本发明的另一个目的是提供一种钻井液用耐高温高压聚合物类降滤失剂的制备 方法。
[0014] 本发明的又一个目的是钻井液用耐高温高压聚合物类降滤失剂用于钻探高温深 井使用的水基钻井液中的用途。
[0015] 本发明的钻井液用耐高温高压聚合物类降滤失剂，其特征在于所述降滤失剂由 1-50 %的双取代烯类酰胺、5-90 %的烯类磺酸和1-50 %的烯类内酰胺共聚而成。
[0016] 优选地，本发明的所述降滤失剂由20-40%的双取代烯类酰胺、40-60%的烯类磺 酸和20-40%的烯类内酰胺共聚而成。
[0017] 优选地，所述双取代烯类酰胺选自二甲基丙烯酰胺（DMAM)、二乙基丙烯酰胺 (BEAM);所述烯类磺酸选自乙烯磺酸（VS)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)及其钾、 钠和胺盐；所述烯类内酰胺选自乙烯基丁内酰胺（VBA)、乙烯基戊内酰胺（VPA)、乙烯基己 内酰胺（VHA)。
[0018] 所述的钻井液用耐高温高压聚合物类降滤失剂的重均分子量为5-300万，优选