CN103694407B - 抗温抗盐降滤失剂乳液及其制备方法 - Google Patents

抗温抗盐降滤失剂乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗温抗盐降滤失剂乳液，由丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸四种单体以及水、白油、乳化剂和引发剂制备而成，另外，本发明还公开了上述抗温抗盐降滤失剂乳液的制备方法。本发明的抗温抗盐降滤失剂乳液抗温达220℃，抗盐至饱和，由于乳液中含有酰胺基、磺酸基、胺基、阳离子铵和六元环，因此聚合物本身具有很强的抗温能力，聚合物的强吸附基团可以保证在高温情况下聚合物与粘土有很好的吸附作用，保证降滤失剂乳液高温下依然有较好的降滤失效果。另外，该乳液重复性好，溶解速度快，可直接应用于现场。

Description

抗温抗盐降滤失剂乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井领域，特别是涉及一种抗温抗盐降滤失剂乳液及其制备方法。
背景技术
随着深井、超深井施工数目的增多，对钻井液抗温抗盐性能也提出了越来越高的要求。井底温度的升高导致钻井液流变性及降滤失性能变差，容易导致井底复杂事故。目前国内采用的抗高温降滤失剂主要为聚合物类，聚合物类降滤失剂虽然在高温下可以很好地改善钻井液的降滤失性能，但聚合物类降滤失剂在合成过程中因聚合过程不易控制，容易导致合成聚合物分子量过高，重复性差。此外聚合物类降滤失剂还存在添加时溶解速度慢和现场使用不方便等问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在高温下具有良好的降滤失效果、重复性好且溶解速度较快的抗温抗盐降滤失剂乳液。
本发明的另一个目的是提供一种上述抗温抗盐降滤失剂乳液的制备方法。
为此，本发明的技术方案如下：
一种抗温抗盐降滤失剂乳液，其由丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸四种单体以及水、白油、乳化剂和引发剂制备而成，
其中所述丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸的质量比为(25～40):(3～9)：(1～5)：(6～15)；
所述水的用量使得上述四种单体总的质量分数为30％～60％；
所述白油和水的体积比为1～2.5:1；
所述乳化剂的加入质量与白油体积比为5％～15％；
所述引发剂加入量为上述四种单体总质量的0.1～1wt％。
所述乳化剂为脂肪酸酯和/或聚氧乙烯衍生物。
所述脂肪酸酯为甘油单油酸酯、甘油单硬脂酸酯、甘油单月桂酸酯、山梨糖醇酐油酸酯、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯或二乙二醇脂肪酸酯。
所述聚氧乙烯衍生物为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚氧乙烯羊毛脂衍生物或聚氧乙烯十六烷基醚。
所述引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过硫酸铵。
上述抗温抗盐降滤失剂乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)将丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸溶于水中，调节pH值至8～12，制得水溶液；
2)向反应器中加入所述白油和乳化剂，并向白油和乳化剂中通入氮气，搅拌10min～20min后，向反应器中加入所述水溶液；
3)向反应器中加入所述引发剂，在40～60℃条件下，加入所述引发剂，反应2～8h，制得所述抗温抗盐降滤失剂乳液。
在步骤1)中，用NaOH调节pH值。
本发明的抗温抗盐降滤失剂乳液抗温达220℃，抗盐至饱和。由于乳液中含有酰胺基、磺酸基、胺基、阳离子铵和六元环，因此聚合物本身具有很强的抗温能力，聚合物的强吸附基团可以保证在高温情况下聚合物与粘土有很好的吸附作用，保证降滤失剂乳液高温下依然有较好的降滤失效果。另外，该乳液重复性好，溶解速度快，可直接应用于现场。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的抗温抗盐降滤失剂乳液的制备方法进行详细说明。
在下述实施例中，为简便起见，用以下缩写形式代表相应的组分：
AM：丙烯酰胺；NVP：N–乙烯基吡咯烷酮；DMDAAC：二甲基二烯丙基氯化铵；AMPS：2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸。
实施例1：
1)将38gAM、9gNVP、5gDMDAAC、15gAMPS溶于110mL水中，用NaOH调节至pH＝12，制得水溶液；
2)向三口瓶中加入白油110mL和山梨糖醇酐油酸酯10g，室温通氮气搅拌10min后加入上述水溶液，然后升温至50℃，加入偶氮二异丁腈0.5g，反应8h，制得抗温抗盐降滤失剂乳液。
实施例2：
1)将25gAM、3gNVP、1gDMDAAC、6gAMPS溶于115mL水中，用NaOH调节至pH＝9，制得水溶液；
2)向三口瓶中加入白油200mL和甘油单油酸酯6g，室温通氮气搅拌15min后加入上述水溶液；
3)升温至40℃，加入过硫酸铵0.5g，反应2h，制得抗温抗盐降滤失剂乳液。
实施例3：
1)将30gAM、7gNVP、3gMDAAC、10gAMPS溶于70mL水中，用NaOH调节至pH＝11，制得水溶液；
2)向三口瓶中加入白油100mL和甘油单硬脂酸酯6g、聚氧乙烯单棕榈酸酯6g，室温通氮气搅拌20min后加入上述水溶液；
3)升温至45℃，加入过氧化二苯甲酰0.5g，反应4h，制得抗温抗盐降滤失剂乳液。
3、抗温抗盐降滤失剂乳液的抗温性及降滤失效果评价
配置饱和盐水基浆：将350ml饱和盐水置于高搅杯中，加入1.00gNaHCO3和35.00g评价土，搅拌20min，中间至少停两次刮壁。
实验浆配置及测试：分别向预水化好的基浆中加入样品，高速搅拌均匀，测其流变性及滤失性。将实验浆装入高温老化罐中，在设定温度下高温滚动16h，测其流变性及滤失性。所测得的结果见表1和表2。
表1
注：老化条件为160℃,16h。
表2不同温度抗温抗盐降滤失乳液效果
注：抗温抗盐降滤失剂乳液加量为4％。
从实验数据可以看出，本发明的抗温抗盐降滤失剂乳液在饱和盐水中具有良好的降滤失效果，抗温达到220℃。其合成工艺简单，重复性强，而且加入基浆中后可以很快溶解，方便现场应用。

Claims (7)

1.一种抗温抗盐降滤失剂乳液，其特征在于：由丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸四种单体以及水、白油、乳化剂和引发剂制备而成，
其中所述丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸的质量比为(25～40):(3～9)：(1～5)：(6～15)；
所述水的用量使得上述四种单体总的质量分数为30％～60％；
所述白油和水的体积比为1～2.5:1；
所述乳化剂的加入质量与白油体积比为5％～15％；
所述引发剂加入量为上述四种单体总质量的0.1～1wt％。
2.根据权利要求1所述的抗温抗盐降滤失剂乳液，其特征在于：所述乳化剂为脂肪酸酯和/或聚氧乙烯衍生物。
3.根据权利要求2所述的抗温抗盐降滤失剂乳液，其特征在于：所述脂肪酸酯为甘油单油酸酯、甘油单硬脂酸酯、甘油单月桂酸酯、山梨糖醇酐油酸酯、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯或二乙二醇脂肪酸酯。
4.根据权利要求2所述的抗温抗盐降滤失剂乳液，其特征在于：所述聚氧乙烯衍生物为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚氧乙烯羊毛脂衍生物或聚氧乙烯十六烷基醚。
5.根据权利要求1所述的抗温抗盐降滤失剂乳液，其特征在于：所述引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过硫酸铵。
6.一种权利要求1所述抗温抗盐降滤失剂乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将丙烯酰胺、N–乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2–甲基–2–丙烯酰胺基丙磺酸溶于水中，调节pH值至8～12，制得水溶液；
2)向反应器中加入所述白油和乳化剂，并向白油和乳化剂中通入氮气，搅拌10min～20min后，向反应器中加入所述水溶液；
3)向反应器中加入所述引发剂，在40～60℃条件下，加入所述引发剂，反应2～8h，制得所述抗温抗盐降滤失剂乳液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，用NaOH调节pH值。
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