本发明涉及一种石油钻井液助剂，具体是一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。本发明还涉及所述钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法。
背景技术：
随着油气资源的勘探与开发逐渐向深部地层发展，对钻井液助剂的性能提出了更高的要求。对核心处理剂——降滤失剂的研究，对于提高深井钻井质量具有重要的意义。常用降滤失剂普遍存在抗温能力差、分散性差、与其他外加剂配伍性欠佳以及综合性能差等问题；传统钻井液用降滤失剂难以降解，会对储层造成很大程度的污染，影响后期油气井的开采产量。
发明人检索到以下相关专利文献：cn108102617a公开了一种钻井液用抗高温抗盐降滤失剂羧基磺酸基聚合物及其制备方法,其特征在于所述聚合物的原料按重量份数计包括：293份氢氧化钾、293份氢氧化钠、650份磺化褐煤、167份醚化剂、47份双氧水、396份腈纶丝。cn108059950a公开了一种水基钻井液用耐温抗盐降滤失剂的制备方法,以丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等非离子水溶性单体,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠等阴离子水溶性单体,1-乙烯咪唑、4-乙烯基吡啶等带有含氮杂环的水溶性单体为聚合原料,合成水溶性聚合物,在此基础上,以铈盐为氧化剂,将乙烯基吡咯烷酮、二烯丙基二甲基氯化铵等单体接枝于聚合物的含氮杂环部位,制备带有多个侧链的聚合物。cn107828024a公开了一种聚合物降滤失剂的制备方法,包括以下步骤：(1)将烯丙基聚乙二醇加入到去离子水中,搅拌溶解,超声分散10min后,然后以5℃/min的升温速度,将温度升至50-60℃,保温反应2h；(2)向步骤(1)的体系中依次加入丙烯酰胺、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠,在转速为1000-2000rpm的转速下搅拌30-50min,然后加入氢氧化钠,调节体系的ph为7-9；其中,丙烯酰胺加入的质量与步骤(1)中烯丙基聚乙二醇的质量相等；(3)加入引发剂,在65℃下搅拌反应10-30min,即得到降滤失剂粗品；(4)将降滤失剂粗品用乙醇洗涤5次,然后真空干燥,即得到丙烯酰胺#烯丙基聚乙二醇-丙烯酸-对苯乙烯磺酸钠聚合物降滤失剂。cn107418528a公开了一种降滤失剂的制备方法，该发明首先将单宁酸和氢氧化钠溶液混合反应并蒸发,得干燥物,再将丙烯酸和对苯乙烯磺酸钠等物质混合加热后,加入制备的干燥物等物质进行反应得凝胶物,经干燥粉碎后得反应物,接着将十二水合硫酸铝钾、棕榈酸等物质进行混合,得到混合液,并将其与得到的反应物混合加热,并滴加引发剂进行反应,得到产物加入无水乙醇中析出,过滤,将滤渣干燥粉碎后,即可得到降滤失剂。cn107033280a公开了一种钻井液用两性抗温抗盐降滤失剂及制备方法,由下列一定重量份的原料组成：丙烯酰胺、烯基磺酸或烯基磺酸盐、丙烯酸、阳离子单体、刚性单体、氢氧化钠、氢氧化钾、分散剂、去离子水、分子量调节剂、引发剂；制备方法：在反应器中加入丙烯酰胺、丙烯酸、烯基磺酸或烯基磺酸盐、阳离子单体、刚性单体和去离子水,溶解后调节溶液ph值,加入分散剂混合后转入反应釜,通氮气除氧加入引发剂引发聚合,反应结束后取出胶状物干燥、粉碎过筛即可。cn101845106a公开了一种近临界水中聚丙烯酰胺无催化水解制备聚丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的方法。方法的步骤如下：1)在高压反应釜中加入去离子水和聚丙烯酰胺，去离子水与聚丙烯酰胺的质量比为1∶1～40∶1，开搅拌，常压下升温至沸腾，打开排气阀2～5分钟；2)升温至200～320℃，水解0.5～15小时；3)水解液冷却、卸压，再在常压蒸去水份、真空干燥后得到聚丙烯酰胺/丙烯酸固体产物。
以上这些技术对于如何使钻井液用降滤失剂能够解决现在钻井过程中分散性和耐温性差、配伍性差的问题，同时该降滤失剂能有效降低对储层的污染，并未给出具体的指导方案。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，它具有良好的降滤失性能，能满足高温情况下的降滤失需求，与钻井液配伍性好，从而解决降滤失剂在钻井过程中分散性和耐温性差、配伍性差的问题，同时该降滤失剂无毒无害，能有效降低对储层的污染。
为此，本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物(即钻井液用降滤失剂丙烯酰胺-丙烯酸共聚物，钻井液用降滤失剂丙烯酰胺与丙烯酸共聚物)，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：清水40份～50份，丙烯酰胺40份～50份，丙烯酸15份～25份，引发剂1份～3份，改性淀粉10份～20份，羧甲基纤维素20份～30份。
所述的改性淀粉采用羧甲基淀粉(羧甲基淀粉钠)、羟乙基淀粉、预糊化淀粉中的一种或几种原料的组合(组合物，混合物)，几种原料组合时其配比是任意的。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或几种原料的组合(组合物，混合物)，几种原料组合时其配比是任意的。
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至75℃～85℃，开启搅拌，再加入引发剂进行共聚反应，反应时间为1～1.5h，温度为75℃～85℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃～75℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、改性淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀(搅拌大约10～15分钟)，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的步骤①中搅拌速率最好为50～100r/min，步骤③中搅拌速率最好为50～100r/min。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水40份，丙烯酰胺50份，丙烯酸25份，引发剂3份，改性淀粉10份，羧甲基纤维素20份。所述的引发剂为过硫酸钾与过硫酸钠两种原料的组合，过硫酸钾与过硫酸钠的重量之比为1∶1.5；所述的改性淀粉为羧甲基淀粉与羟乙基淀粉两种原料的组合，羧甲基淀粉与羟乙基淀粉两种原料的重量之比为1∶1.5。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至75℃，开启搅拌，再加入1.2份过硫酸钾和1.8份过硫酸钠进行共聚反应，反应时间为1.5h，温度为75℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、4份羧甲基淀粉、6份羟乙基淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水45份，丙烯酰胺45份，丙烯酸20份，引发剂2份，改性淀粉15份，羧甲基纤维素25份。所述的引发剂为过硫酸钾；所述的改性淀粉为羟乙基淀粉与预糊化淀粉两种原料的组合，预糊化淀粉与羟乙基淀粉两种原料的重量之比为1∶0.5。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至80℃，开启搅拌，再加入引发剂进行共聚反应，反应时间为1.5h，温度为80℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在70℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、5份羟乙基淀粉、10份预糊化淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水50份，丙烯酰胺40份，丙烯酸15份，引发剂1.2份，改性淀粉20份，羧甲基纤维素30份。所述的引发剂为过硫酸钠与过硫酸铵两种原料的组合，过硫酸钠与过硫酸铵的重量之比为1∶2；所述的改性淀粉为羟乙基淀粉。所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至85℃，开启搅拌，再加入0.4份过硫酸钠、0.8份过硫酸铵进行共聚反应，反应时间为1h，温度为85℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在75℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、改性淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
本发明提供了一种钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物及其制备方法，制备方法包括制备共聚物溶液、制备共聚物粉末、制备降滤失剂。
本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物达到了良好的性能效果，参见本说明书后面的表1，本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物性能为：水分≤10.0％，铵含量≥4.5％，淡水基浆经样品处理后表观粘度≤8.0mpa·s、滤失量≤8.0ml，盐水基浆经样品处理后表观粘度≤10.0mpa·s、滤失量≤24.0ml。
本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物与现有技术相比具有以下有益效果：(1)所述降滤失剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物)具有良好的降滤失性能，具有良好的分散性和耐温性，能抗200℃以上高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)所述降滤失剂制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉；(3)所述降滤失剂无毒、无害，易降解，能很好的保护油气层。
综上所述，本发明具有良好的降滤失性能，能满足高温情况下的降滤失需求，与钻井液配伍性好，从而解决了降滤失剂在钻井过程中分散性和耐温性差、配伍性差的问题，同时该降滤失剂无毒无害，能有效降低对储层的污染。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水40份，丙烯酰胺50份，丙烯酸25份，引发剂3份，改性淀粉10份，羧甲基纤维素20份。所述的引发剂为过硫酸钾与过硫酸钠两种原料的组合，过硫酸钾与过硫酸钠的重量之比为1∶1.5；所述的改性淀粉为羧甲基淀粉与羟乙基淀粉两种原料的组合，羧甲基淀粉与羟乙基淀粉两种原料的重量之比为1∶1.5。
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至75℃，开启搅拌(搅拌速率为75～90r/min，选用80～85r/min)，再加入1.2份过硫酸钾和1.8份过硫酸钠进行共聚反应，反应时间为1.5h，温度为75℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在65℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、4份羧甲基淀粉、6份羟乙基淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀(搅拌10分钟)，搅拌速率为75～90r/min，选用80～85r/min，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
实施例2：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水45份，丙烯酰胺45份，丙烯酸20份，引发剂2份，改性淀粉15份，羧甲基纤维素25份。所述的引发剂为过硫酸钾；所述的改性淀粉为羟乙基淀粉与预糊化淀粉两种原料的组合，预糊化淀粉与羟乙基淀粉两种原料的重量之比为1∶0.5。
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至80℃，开启搅拌(搅拌速率为70～80r/min)，再加入引发剂进行共聚反应，反应时间为1.5h，温度为80℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在70℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、5份羟乙基淀粉、10份预糊化淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀(搅拌速率为70～80r/min)，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
实施例3：本发明所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是由下述重量配比的原料制成的：清水50份，丙烯酰胺40份，丙烯酸15份，引发剂1.2份，改性淀粉20份，羧甲基纤维素30份。所述的引发剂为过硫酸钠与过硫酸铵两种原料的组合，过硫酸钠与过硫酸铵的重量之比为1∶2；所述的改性淀粉为羟乙基淀粉。
所述的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①制备共聚物溶液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入丙烯酰胺和丙烯酸，缓慢加热至85℃，开启搅拌(搅拌速率为50～65r/min)，再加入0.4份过硫酸钠、0.8份过硫酸铵进行共聚反应，反应时间为1h，温度为85℃，得到共聚物溶液；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的共聚物溶液放于烘箱内，在75℃温度下烘干，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；③制备降滤失剂：将步骤②得到的共聚物粉末、改性淀粉和羧甲基纤维素加入到混料机中混合搅拌均匀(搅拌速率为50～65r/min)，所得产物即为钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
以下为本发明的试验部分：
本发明的钻井液用降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物可适用不同工况的油田开采钻井液体系。在钻井液体系中的用量(加量)根据实际的钻井地质条件而定，不同区块的地质条件决定了降滤失剂加量的不同，如在我国新疆准噶尔盆地煤层气钻井过程中，降滤失剂的加量一般为1％～3％(重量百分比)。实施例1、2、3中降滤失剂的加量为2％。表1为(以上)各实施例制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物性能测定结果。
表1各实施例制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物性能测定结果
由表1可知：本发明各实施例制备的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物均能达到良好的性能效果。与已有相关的降滤失剂相比，本发明(以上各实施例)的制造成本皆降低了20％以上。
本发明的降滤失剂丙烯酰胺/丙烯酸共聚物与现有技术相比具有以下有益效果：(1)所述降滤失剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物)具有良好的降滤失性能，具有良好的分散性和耐温性，能抗200℃以上高温，与钻井液配伍性好，可有效提高钻井的安全性及钻进速度；(2)所述降滤失剂制备方法简单，重复性好，反应条件易于控制，成本低廉；(3)所述降滤失剂无毒、无害，易降解，能很好的保护油气层。
综上所述，本发明的降滤失剂(丙烯酰胺/丙烯酸共聚物)是一种可生物降解的环境友好型降滤失剂，其在应用于钻井液时，能显著降低滤失量，在钻井过程中有良好的分散性和耐温性。该降滤失剂无毒性，易生物降解，与钻井液的配伍性好，性能优于其它同类产品，尤其是在高温(200℃)条件下降滤失性能良好,且成本低廉，反应条件易于控制，具有很好的重复性。本发明解决了现在钻井过程中分散性和耐温性差、生产成本高、工艺复杂的问题，同时该降滤失剂具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。