專利名稱：一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鉆井液降粘劑及其制備方法，具體涉及一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑及其制備方法，屬于油田化學鉆井液處理劑技術領域。
背景技術：
在深井、超深井鉆井過程中，由于鉆井液長時間處于高溫的條件下，致使鉆井液中粘土、鉆屑等高溫分散，會促使鉆井液出 現高溫稠化，導致鉆井液黏度升高，流變性變差。隨著油氣勘探開發向深部的發展，鉆遇地層越來越復雜，對鉆井液的要求更苛刻。為此，世界各國圍繞超深井鉆井的需要，在抗高溫鉆井液降粘劑方面開展了一系列的研究工作，分析這些研究主要集中在丙烯酸、乙烯基磺酸等合成聚合物及有機磷酸鹽等，這些降粘劑具有很強的抗溫能力，由于含羧基和含磺酸合成聚合物在鹽水鉆井液和高固相含量下降粘效果會變差，有機磷酸鹽類存在著維護周期短、適用范圍窄等問題，不能滿足需要。故，如何滿足深井和超深井鉆井的需要，是控制鉆井液高溫下穩定性首要問題。中國專利2010年12月29日(公開號CN 101928366A)公開了一種鉆井液降粘劑的制備方法，包括以下步驟將反應單體丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)物質的量比為O. 5 10 I的混合物溶解于清水；將占單體用量O. 5% 5%的過硫酸銨溶解于清水；將分別占單體用量O. 3% 5%的兩種分子量調節劑溶解于清水并加入反應釜升溫至55°C 65°C，然后將反應單體溶液和過硫酸銨溶液一起加入反應釜中，然后將體系升溫至85°C 95°C反應lh，得到單體含量10% 50%的降粘劑產品，反應結束后用氫氧化鈉中和體系至pH值為7，經烘干、粉碎后得到抗220°C以上高溫的鉆井液降粘劑。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有的鉆井用抗溫降粘劑不能很好地適用高固相、高密度鉆井液，抗溫抗鹽能力不強，作用時間短，維護處理工作量大等問題，提供一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑；同時在于提供上述含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制備方法。本發明是通過下述技術方案加以實現的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸(AMPP)單體A與含磺酸基團的單體B和含羧酸基團的單體C、引發劑、分子量調節劑進行聚合反應即可得到聚合物降粘劑。上述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸單體A、含磺酸基團的單體B和含羧酸基團的單體C三者的物質的量的比為10% 85% 10% 75% 5% 55%。上述的含磺酸基團的單體B可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸鈉(VSA)、苯乙烯磺酸鈉(SSA)、烯丙基磺酸鈉(ASA)中的任意一種。上述的含羧酸基團的單體C可以是丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、馬來酐(MA)或衣康酸(IA)中的任意一種。上述的分子量調節劑可以是巰基乙酸(TGA)、異丙醇(IPA)兩者中一種或兩者的組合。上述的引發劑可以是過硫酸銨、過硫酸鉀中的任意一種。一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制備方法，包括以下步驟(I)將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸(AMPP)單體A與含磺酸基團的單體B和含羧酸基團的單體C，按照物質的量比為10% 85% 10% 75% 5% 55%的比例混合，將所得單體混合物溶于水，配成質量分數為10% 40%的單體混合物水溶液；(2)將占單體混合物總質量為1% 8%的引發劑配成10%的引發劑水溶液；(3)將占單體混合物總質量為O. 1% 4%的分子量調節劑溶解于水并加入反應釜
升溫至50°C 80°C ；(4)將單體混合物溶液和引發劑水溶液分批加入反應釜中，加入速度以反應釜溫度不超過80°C為準，待單體混合物溶液和引發劑水溶液加完后，將體系升溫至85°C 100°C反應I 10h，反應結束后用氫氧化鈉中和體系至pH值為8，得到的產物經烘干、粉碎后即得鉆井液降粘劑。上述的含磺酸基團的單體B可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸鈉(VSA)、苯乙烯磺酸鈉(SSA)、烯丙基磺酸鈉(ASA)中的任意一種。上述的含羧酸基團的單體C可以是丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、馬來酐(MA)或衣康酸(IA)中的任意一種。上述的分子量調節劑可以是巰基乙酸(TGA)、異丙醇(IPA)兩者中一種或兩者的組合。上述的引發劑可以是過硫酸銨、過硫酸鉀中的任意一種。本發明的有益效果是含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑分子中既含有膦酸基、磺酸基又含羧酸基，產品具有良好的抗溫能力，又具有較強的抗污染和高固相容忍能力，特別是膦酸基與鈣離子的絡合作用，大大提高了產品的抗鈣污染能力。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。實施例I將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸(AMPP)與2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA)，按照物質的量比為85% 10% 5%的比例混合后溶于水，配成質量分數為35%的單體混合物水溶液；將占單體混合物總質量3%的過硫酸銨配成10%的水溶液；將占單體混合物總質量I. 5%的巰基乙酸(TGA)溶解于水并加入反應釜升溫至65°C;將單體混合物溶液和過硫酸銨水溶液分批加入反應釜中，加入速度以反應釜溫度不超過80°C為準，待單體混合物溶液和過硫酸銨水溶液加完后，將體系升溫至85V反應5h,反應結束后用氫氧化鈉中和體系至PH值為8，得到粘稠狀產物，經烘干、粉碎后得到鉆井液用降粘劑。實施例2 9按照實施例I的方法，配方和條件見表I :表I反應物質用量及反應條件
權利要求
1.一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其特征在于以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸單體A與含磺酸基團的單體B和含羧酸基團的單體C、引發劑、分子量調節劑進行聚合反應制得。
2.根據權利要求I所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其特征在于所述的單體A、單體B和單體C三者的物質的量的比為10% 85% 10% 75% 5% 55%。
3.根據權利要求I或2所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其特征在于所述的含磺酸基團的單體B為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉中的一種。
4.根據權利要求I或2所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其特征在于所述的含羧酸基團的單體C為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酐、衣康酸中的一種。
5.根據權利要求I或2所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其特征在于所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種，加入的量為單體A、單體B和單體C三者總質量的1% 8%。
6.根據權利要求I或2所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其特征在于所述的分子量調節劑為巰基乙酸、異丙醇中的一種或兩種，加入的量為單體A、單體B和單體C三者總質量的O. 1% 4%O
7.一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸單體A與含磺酸基團的單體B和含羧酸基團的單體C，按照物質的量比為10% 85% 10% 75% 5% 55%的比例混合，將所得單體混合物溶于水，配成質量分數為10% 40%的單體混合物水溶液； (2)將占單體混合物總質量為1% 8%的引發劑配成10%的引發劑水溶液； (3)將占單體混合物總質量為O.1% 4%的分子量調節劑溶解于水并加入反應釜升溫至 50°C 80°C ； (4)將單體混合物溶液和引發劑水溶液分批加入反應釜中，加入速度以反應釜溫度不超過80°C為準，待單體混合物溶液和引發劑水溶液加完后，將體系升溫至85°C 100°C反應I 10h，反應結束后用氫氧化鈉中和體系至pH值為8，得到的產物經烘干、粉碎即得鉆井液降粘劑。
8.根據權利要求7所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制備方法，其特征在于所述的含磺酸基團的單體B為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉中的一種。
9.根據權利要求7或8所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制備方法，其特征在于所述的含羧酸基團的單體C為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酐、衣康酸中的一種。
10.根據權利要求7或8所述的一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制備方法，其特征在于所述的分子量調節劑為巰基乙酸、異丙醇中一種或兩種。
全文摘要
本發明涉及一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑及其制備方法，屬于油田化學鉆井液處理劑技術領域，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸單體A與含磺酸基單體B和含羧酸基團的單體C、引發劑、分子量調節劑進行聚合反應而得到的聚合物降粘劑。本發明的有益效果是含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑分子中既含有膦酸基、磺酸基又含羧酸基，產品具有良好的抗溫能力，又具有較強的抗污染和高固相容忍能力，特別是膦酸基與鈣離子的絡合作用，大大提高了產品的抗鈣污染能力。
文檔編號C08F220/06GK102899006SQ20121035369
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者王中華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團中原石油勘探局鉆井工程技術研究院