一种钻井液用抗高温聚合物增粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻井工程钻井液、完井液用抗高温聚合物增粘剂及其制备方法， 属于石油钻井化学品技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前我国油气田勘探开发已从常压、较高压、中高渗均质砂岩等良好油气地质条 件，逐渐过渡到了低压、低渗、高温、低产等复杂地质条件。复杂油气藏能否有效开发的关键 往往在于油气层保护技术的有效性，因为其直接关系到该类复杂油气井的寿命和产量。钻 完井过程中，希望在产层内采用无粘土水基钻井液、完井液体系，以实施油气层保护技术， 但常规无粘土水基钻井液、完井液体系的抗温能力不尚，一般在120°C左右，在引入有机盐 后，其耐温能力一般也不超过150°C，这已不能满足开发高温低压油气藏的技术要求，严重 制约了我国高温低压油气藏的高效开发。
[0003] 无粘土水基钻井液体系的密度一般是通过可溶性盐来调整，而其流变性和失水造 壁性等则主要通过聚合物来调节，因此无粘土钻井液体系往往是以聚合物增粘剂为主剂来 构建的，高温无粘土钻井液体系研发的关键技术是研选高效抗温聚合物增粘剂。
[0004] 目前，一般的聚合物增粘剂在温度多120°C时，会产生高温降解或减效，进而导致 体系性能的显著降低。因此，研制新型抗温聚合物增粘剂，是开发高温无粘土水基钻井液完 井液体系的关键技术。
[0005] 中国专利文件CN103113518A(【申请号】201310061721. 9)公开了钻井液增粘剂及 其制备方法，将不同离子类型的水溶性单体和疏水单体混合，进行聚合反应，从而制备得到 两性疏水缔合型水溶性钻井液增粘剂。本发明提供的钻井液增粘剂结构上同时带有两性离 子基团，可以有效的吸附或桥连粘土粒子，具有良好的增粘效果；同时离子型水溶性单体利 用亲水性离子基团可以在保证高分子水溶性的前提下，大幅度提高聚合物结构内疏水单元 的含量；而离子型疏水单体单元的引入，可以通过疏水缔合作用来保证增粘剂在高温高盐 条件下的增粘作用和降失水作用。但是，该钻井液增粘剂虽然可耐受较高温度，但是增粘效 果不佳。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种抗温能力强，增粘性能好，同时兼有一定降 滤失作用的聚合物增粘剂及其制备方法。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] -种钻井液用抗高温聚合物增粘剂，是由烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯通过共聚 反应得到，该增粘剂的重均分子量为1200, 000-1500, 000。
[0009] 根据本发明，优选的，所述的烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯的质量比为（140-195): (30-68) ： (0. 3-3. 5) 〇
[0010] 根据本发明，优选的，所述的烯基磺酸是乙烯基磺酸、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺 酸或2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸。
[0011] 根据本发明，优选的，所述的烯基酰胺是N，N-二乙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯 酰胺或乙烯基己内酰胺。
[0012] 根据本发明，优选的，所述的烯基苯是苯乙烯、苯二乙烯或二乙烯基苯。
[0013] 根据本发明，优选的，所述的钻井液用抗高温聚合物增粘剂的重均分子量为 1300, 000-1400, 000。
[0014] 根据本发明，上述钻井液用抗高温聚合物增粘剂的制备方法，包括步骤如下：
[0015] (1)将烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯加入到溶剂中，加入表面活性剂并用碱调节 pH至 6-12 ;
[0016] (2)通氮气，加入引发剂，于20-130°C反应温度下，反应0? 5-10h，分出溶剂，干燥， 粉碎，即得。
[0017] 根据本发明，优选的，步骤（1)中所述的溶剂为水、乙醚、丙酮、乙醇或1，1，1-三氯 乙烷；
[0018] 优选的，烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯的质量比为（155-185) : (42-55): (0. 7-2. 5)，烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯的总质量占加入溶剂后总质量的6-20%，更优选 7-12% ；
[0019] 优选的，所述的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，表面活性剂 的加入量为烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯总质量的〇. 05-3%，更优选0. 5-2wt% ;
[0020] 优选的，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；
[0021] 优选的，调节pH至6-9。
[0022] 根据本发明，优选的，步骤（2)中所述的反应温度为50-90°C，反应时间为2_6h;
[0023] 优选的，所述的引发剂是过氧化苯甲酰、过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸 铵、亚硫酸氢钠或偶氮二异丁腈，引发剂的加入量为烯基磺酸、烯基酰胺和烯基苯总质量的 0? 05-0. 8 %，更优选 0? 05-0. 5 % ;
[0024] 优选的，干燥温度为100_150°C，更优选100_120°C;
[0025] 优选的，粉碎至粒度为10-80目，更优选20-60目。
[0026] 本发明的原理：
[0027] 本发明的抗高温聚合物增粘剂的作用机理主要有：（1)抗高温聚合物增粘剂分子 中含有疏水侧链，可在高温下产生缔合，可产生良好的高温增稠现象并具有很好的抗高温 性能；（2)抗高温聚合物增粘剂分子中合理的疏水侧链含量而且可适度的微交联，在常温 下具有优良增粘性能。
[0028] 本发明的有益效果：
[0029] 1、本发明的抗高温聚合物增粘剂具有很好的抗高温性能，增粘效果显著。抗温能 力达180°C，在低粘土钻井液（3wt%粘土含量）中抗温能力达230°C，该增粘剂分子在高温 下可产生缔合作用，会导致出现高温增稠现象，使钻井液具有优良的高温流变性，同时具有 良好的降滤失作用。
[0030] 2、本发明的抗高温聚合物增粘剂制备方法简单，原料廉价易得。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明实施例1制得的钻井液用抗高温聚合物增粘剂的1H-NMR谱图。
[0032] 图2为本发明实施例1制得的钻井液用抗高温聚合物增粘剂的紫外谱图。
【具体实施方式】
[0033] 下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0034] 实施例1 :钻井液用抗高温聚合物增粘剂的制备
[0035] 向装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和加热装置的四口烧瓶中，加入200mL蒸馏 水，边搅拌边加入2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸7. 88g、N-乙烯基己内酰胺8. 34g，二乙烯 基苯0. 26g和十二烷基硫酸钠SDS0. 17g，用氢氧化钠调节pH= 7. 0,通氮气驱氧30min，边 搅拌边加热至温度为60°C，加入过氧化苯甲酰0. 04g，反应6h;将反应釜中粘稠液体120°C 烘干、粉碎过20目样品筛，即得抗高温聚合物增粘剂。
[0036] 本实施例制得的钻井液用抗高温聚合物增粘剂的粘均分子量约为125万。
[0037] 实施例2 :钻井液用抗高温聚合物增粘剂的制备
[0038] 向装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和加热装置的四口烧瓶中，加入200mL蒸馏 水，边搅拌边加入2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸9.