本发明涉及一种微交联型水基钻井液用降滤失剂的制备方法，属于油田化学技术领域。
背景技术：
随着现代工业的不断发展，以及经济水平的不断提高，人类社会对于能源的需求越来越高。石油作为当前最重要的能源供给资源之一，它的开采和利用对国民经济的发展和国家安全的稳固具有重要的意义。随着深层油气勘探开发力度的加大，钻遇地层越来越复杂。通常井越深，温度会越高，钻井所面临的困难也就越大。世界上许多地区都存在高温地层，如美国和英国北海等已开采的地区，很多井底温度超过200℃。在我国陆上的塔西南、川东北、大庆的徐家围子及南海莺琼盆地等都存在着不同程度的高温下的钻井问题。这对钻井液技术提出了更高的要求，特别是高温下钻井液流变性和滤失量的控制成为制约钻井液技术发展的主要因素，世界各国都开始研制开发适用于深井、超深井的抗高温钻井液处理剂和钻井液体系，以满足深井超深井钻井的需要。
聚合物降滤失剂分子主要通过侧链上的功能性基团与粘土颗粒作用，提高粘土颗粒的电动电位，保证钻井液的稳定性与多级分散性，使钻井液在钻井过程中可以形成致密、低渗透率的泥饼，从而降低钻井液的滤失量。聚合物在高温下的降解主要包括三个方面，第一方面，聚合物分子链构象的变化；第二方面，聚合物分子中侧基，比如酰胺基、酯基等水解；第三方面，聚合物分子主链的断裂。因此，改善聚合物降滤失剂在高温下的性能，可以从降低上述三方面的变化而入手。
中国专利文件cn106366243a公开了一种甜菜碱型聚合物降滤失剂的制备方法，制备方法如下：先以乙烯基咪唑和丙磺酸内酯为原料，四氢呋喃为溶剂，合成了一种甜菜碱乙烯基单体，3-(3-磺酸丙基)-1-乙烯基咪唑。然后以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)以及合成的单体为原料，过硫酸钾为引发剂，采用水溶液共聚法合成一种甜菜碱型共聚物作钻井液降滤失剂，所得聚合物可用于降低水基钻井液的滤失量。
中国专利文件cn107365403a公开了一种钻井液用抗高温降滤失剂的制备方法，以丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，n-乙烯基吡咯烷酮等原料，通过水溶液聚合方法制备，合成最佳条件为：丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，n-乙烯基吡咯烷酮四种单体重量份分别为35份～45份，25份～30份，25份～35份，5份～8份，引发助剂壳聚糖-mn-皂土1～3份，反应温度为30～40℃，反应时间为8h，氧化/还原引发剂比例n过硫酸钠:n亚硫酸钠＝1.2:1，引发剂为0.3重量份，单体溶液最佳ph值为7～8，所得聚合物可作为高温水基钻井液降滤失剂。
上述专利均通过引入功能单元而实现降滤失剂耐温抗盐性能的提升，在此过程中，往往存在以下不足：功能单体制备过程繁琐，存在提纯等后续操作，增加了产品成本；与丙烯酰胺类单体相比，功能单体聚合活性差，降滤失剂分子量不高，使用过程中，降滤失性能不佳，
需要的降滤失剂浓度高；疏水型功能单体、内盐型功能单体的引入，降低了聚合物的溶解性能，使用过程中，聚合物的溶解时间增长，不溶物比例增加，影响产品的使用和推广。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种微交联型水基钻井液用降滤失剂的制备方法。
发明概述
本发明利用以含有多烯丙基官能团的多乙烯多胺化合物作为交联剂，以丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等水溶性单体作为原料，通过水溶液聚合而制备具有微交联结构的水溶性聚合物。经过测试，该产品在溶液中具有良好溶解性能，加入水基钻井液中，可以显著降低它在高温和高矿化度下的滤失量。
发明详述
本发明的技术方案如下：
一种微交联型水基钻井液用降滤失剂的制备方法：
(1)交联剂的制备
将多乙烯多胺、含卤原子和烯丙基的化合物、碱、丙酮加入到有磁力搅拌和球形冷凝管的单口烧瓶中，搅拌将原料混合均匀，将温度控制在30～60℃，磁力搅拌下反应6～48h，将产物过滤，在50℃下减压蒸馏除去挥发性组分，所得粘稠状液体即为交联剂；多乙烯多胺在丙酮中的浓度为10～200g/l；多乙烯多胺、含卤原子和烯丙基的化合物和碱的质量比为1:(0.5～5):(1～8)；
(2)降滤失剂的制备
将交联剂、非离子水溶性单体、阴离子水溶性单体、去离子水加入到装有搅拌器、通氮管和温度计的三颈玻璃瓶中，搅拌待所有原料溶解后，通入氮气30min，ph控制在6～11，温度控制在10～60℃，然后加入亚硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢，反应1～10h，再将温度升高至80℃，反应1h，将产物干燥、粉碎，即得；交联剂和非离子水溶性单体的质量比为1:(500～4000)，非离子水溶性单体、阴离子水溶性单体和去离子水的质量比为1:(0.4～2.5):(5～20)，非离子水溶性单体、亚硫酸钠、过硫酸铵和过氧化氢的质量比为1:(0.0006～0.008):(0.001～0.01):(0.0001～0.0005)。
根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中、六乙烯七胺、七乙烯八胺的一种；
优选的，所述的含卤原子和烯丙基的化合物为烯丙基氯、烯丙基溴中的一种；
优选的，所述的碱为碳酸钠、碳酸钾中的一种；
优选的，多乙烯多胺在丙酮中的浓度为50～150g/l，多乙烯多胺、含卤原子和烯丙基的化合物和碱的质量比为1:(1～4):(1.5～5)；
优选的，交联剂的制备中反应温度为40～60℃，反应时间为6～24h。
根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的非离子水溶性单体为丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或者两种以上混合物；
优选的，所述的阴离子水溶性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠中的一种或者两种以上混合物；
优选的，交联剂和非离子水溶性单体的质量比为1:(500～2000)，非离子水溶性单体、阴离子水溶性单体和去离子水的质量比为1:(0.6～1.5):(10～20)；
优选的，非离子水溶性单体、亚硫酸钠、过硫酸铵和过氧化氢的质量比为1:(0.001～0.005):(0.001～0.008):(0.0001～0.0003)；
优选的，降滤失剂的制备中ph为7～9，反应温度为30～50℃，反应时间为2～6h。
本发明的原理：
带有多个双键的交联剂在聚合物中形成的支化结构，一方面可以提高产品的分子量，另一方面还可以提高聚合物分子的刚性，进而提高它的耐温抗盐性能；制备的交联剂不含有酰胺基、醚基、酯基等官能团，在高温不易降解，具有优良的稳定性；氨基在钻井液体系中可以部分阳离子化，因此，聚合物中的多乙烯多胺单元可以提高聚合物与粘土的相互作用强度，进而提升聚合物对粘土胶体体系的稳定作用。
本发明的优良效果如下：
1.本发明原料易得，过程简单安全，生产成本低。
2.聚合物分子具有微交联结构，它的刚性强，在高温或者高盐下分子体积变化较小，产品的耐温抗盐性能优良。
3.聚合物分子中的多乙烯多胺链段可以增强聚合物与粘土之间的相互作用，提升产品的护胶效果。
4.本发明使用常规单体作为聚合原料，产品的分子量高。
5.本发明产品后续处理简单，容易实现连续生产。
6.本发明制备的产品与常规水基钻井液体系的配伍性好。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明保护范围不仅限于此。
实施例1：
(1)交联剂的制备
将10g四乙烯五胺、22g烯丙基氯、30g碳酸钠、100ml丙酮加入到有磁力搅拌和球形冷凝管的单口烧瓶中，搅拌将原料混合均匀，将温度控制在50℃，磁力搅拌下反应18h，将产物过滤，在50℃下减压蒸馏除去挥发性组分，所得粘稠状液体即为交联剂。
(2)降滤失剂的制备
将10mg交联剂、10g乙烯基吡咯烷酮、10g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、120g去离子水加入到装有搅拌器、通氮管和温度计的三颈玻璃瓶中，搅拌待所有原料溶解后，通入氮气30min，ph控制在8.5，温度控制在35℃，然后加入20mg亚硫酸钠、25mg过硫酸铵、2mg过氧化氢，反应3h，再将温度升高至80℃，反应1h，将产物干燥、粉碎，即得微交联型聚合物降滤失剂产品。
实施例2：
如实施例1所述，所不同的是烯丙基氯加量为30g。
实施例3：
如实施例1所述，所不同的是烯丙基氯加量为18g。
实施例4：
如实施例1所述，所不同的是多乙烯多胺为8g六乙烯七胺。
实施例5：
如实施例1所述，所不同的是多乙烯多胺为12g二乙烯三胺。
实施例6：
如实施例1所述，所不同的是碳酸钠加量为20g。
实施例7：
如实施例1所述，所不同的是交联剂制备中反应温度为60℃。
实施例8：
如实施例1所述，所不同的是聚合反应中交联剂加量为15mg。
实施例9：
如实施例1所述，所不同的是聚合反应中交联剂加量为5mg。
实施例10：
如实施例1所述，所不同的是非离子水溶性单体为6g乙烯基吡咯烷酮和2gn,n-二甲基丙烯酰胺。
实施例11：
如实施例1所述，所不同的是阴离子水溶性单体为8g乙烯基磺酸钠和4g苯乙烯磺酸钠。
实施例12：
如实施例1所述，所不同的是去离子水的加量为170g。
实施例13：
如实施例1所述，所不同的是亚硫酸钠加量为35mg，过硫酸铵加量为50mg。
实施例14：
如实施例1所述，所不同的是聚合反应中ph为7.5，温度为45℃，时间为5h。
对比例1：
将10g乙烯基吡咯烷酮、10g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、120g去离子水加入到装有搅拌器、通氮管和温度计的三颈玻璃瓶中，搅拌待所有原料溶解后，通入氮气30min，ph控制在8.5，温度控制在35℃，然后加入20mg亚硫酸钠、25mg过硫酸铵、2mg过氧化氢，反应3h，再将温度升高至80℃，反应1h，将产物干燥、粉碎，即得。
对比例2：
将10mgn,n′-亚甲基双丙烯酰胺、10g乙烯基吡咯烷酮、10g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、120g去离子水加入到装有搅拌器、通氮管和温度计的三颈玻璃瓶中，搅拌待所有原料溶解后，通入氮气30min，ph控制在8.5，温度控制在35℃，然后加入20mg亚硫酸钠、25mg过硫酸铵、2mg过氧化氢，反应3h，再将温度升高至80℃，反应1h，将产物干燥、粉碎，即得。
对比例3：
阳谷县龙泉化工厂生产的工业产品，smp-2。
对比例4：
任丘市高科化工物资有限公司生产的工业产品，sl-ii。
性能评价
评价了对比例和实施例1～14产品在水基钻井液中的降滤失性能，每个样品的评价分别在复合盐水基浆中进行，老化16h后，按《gb/t16783.1-2006钻井液现场测试》规定，用zns-2型钻井液失水仪测定中压滤失量，老化温度分别为180℃，200℃和220℃，评价浆的组成如下所示，评价结果如表1所示。
复合盐水基浆：400ml水+4.5％氯化钠+0.5％无水氯化钙+1.3％氯化镁+15％评价土+0.9％碳酸钠+1％降滤失剂。
由表中的数据可以看出，在聚合物降滤失剂中引入合成的交联剂，可以显著提高降滤失剂的降滤失性能，在200℃以上高温下的提高效果更为显著。
表1性能评价结果