一种钻井液用磺酸盐降滤失剂及其制备方法与流程

本发明涉及钻井液添加剂，特别是一种钻井液用磺酸盐降滤失剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，聚合物型降滤失剂以良好的抗温、抗盐和抗钙性能逐渐成为钻井液处理剂领域的主要研究对象。中国专利202010276356.3公开了一种钻井液用埃洛石纳米管-表面活性剂复合插层蒙脱土降滤失剂的制备方法，通过氯化钾和磺酸盐表面活性剂对埃洛石进行预插层，之后通过化学竞争吸附方式和季铵盐表面活性剂共同插入到蒙脱土层间，提高其在井壁上的封堵能力，从而降低其高温滤失量，但是其溶解性及耐温抗盐能力有待进一步提高。中国专利cn102229797a公开的一种耐温达200℃的降失水剂，该降滤失剂是以amps和丙烯酰胺（am）、丙烯酸（aa）和n-乙烯基吡咯烷酮（nvp）为原料，虽然该种降滤失剂在淡水钻井液中的抗温能力可达200℃，但是该降滤失剂中抗盐抗钙能力偏低。如何同步提高降滤失剂的溶解能力、耐温能力、抗盐能力是企业研发的重点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种耐高温、抗盐能力强、水溶性强的钻井液用磺酸盐降滤失剂及其制备方法。

2、本发明的目的之一在于提供一种钻井液用磺酸盐降滤失剂，按照质量份数计，包括纳米二氧化硅3-4份、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸40-60份、对苯乙烯磺酸钠40-50份、改性埃洛石纳米管5-7份、引发剂1-2份。

3、优选的，纳米二氧化硅4份、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸50份、对苯乙烯磺酸钠45份、改性埃洛石纳米管6份、引发剂2份。

4、优选的，所述改性埃洛石纳米管按照如下步骤制备：

5、s1.将马来酰亚胺、巯基硅烷偶联剂、三乙胺、乙醇加入反应釜中升温至40-50℃并调节ph值4-5，在氮气保护条件下搅拌反应6-8h；

6、s2.调节ph值至中性，升温至70-90℃，将埃洛石纳米管、溴代苯胺加入反应液中，保温反应2-3h；

7、s3.将磺化剂加入反应液中，调节ph值至11-12，在90-100℃下搅拌反应4-5h；

8、s4.过滤并在50-60℃下真空干燥2-3h。

9、首先马来酰亚胺与硅烷偶联剂上的巯基进行亲核加成反应生成稳固的不可逆的硫醚键，将马来酰亚胺与巯基硅烷偶联剂完成枝接，然后硅烷偶联剂上的硅氧烷与埃洛石纳米管上的羟基进行反应生成硅醇，使马来酰亚胺枝接在埃洛石纳米管上，同时溴代苯胺与马来酰亚胺进行反应，进一步将苯环结构与马来酰胺进行枝接，最后将磺酸基团枝接在苯环上，提高埃洛石纳米管的水溶性。

10、优选的，所述引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠中的一种或多种。

11、优选的，所述巯基硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和2-三甲基硅烷乙硫醇中的一种或多种。

12、优选的，所述磺化剂为亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钾和亚硫酸氢钠中的一种或多种。

13、优选的，马来酰亚胺：巯基硅烷偶联剂：三乙胺：埃洛石纳米管：溴代苯胺：磺化剂质量比为4-5：10-18：1-2：10-12：8-10：5-6。

14、优选的，马来酰亚胺：巯基硅烷偶联剂质量比为4-5：17-18，巯基硅烷偶联剂相对于马来酰亚胺来说是过量的，过量的巯基硅烷偶联剂会将巯基基团枝接在埃洛石纳米管，在后续聚合反应过程中，巯基基团会与2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸与对苯乙烯磺酸钠上的双键进行聚合反应，使埃洛石纳米管进一步提高主链的刚度，进一步的，巯基硅烷偶联剂可选20-21份，巯基硅烷偶联剂相对于马来酰亚胺、埃洛石纳米管是过量的，使巯基能够枝接在纳米二氧化硅上完成改性，并同步的将纳米二氧化硅也枝接在主链上。

15、本发明的目的之二在于提供一种钻井液用磺酸盐降滤失剂的制备方法，将纳米二氧化硅、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、改性埃洛石纳米管、引发剂加入水中，在40-50℃条件下搅拌反应1-2h。

16、本发明有益效果：提供了一种水溶性强、抗温抗盐能力强的钻井液用降滤失剂，通过在主链上枝接改性后的埃洛石纳米管，不仅使其主链提高了分子的刚性，而且使分子大量增加了苯环结构，苯环结构促使聚合物分子在粘土表面形成的水化膜更加致密和厚实，可有效阻碍金属阳离子的侵入，从而在高盐高钙环境中保护粘土颗粒，提高了其抗盐侵、钙侵的能力。

技术特征：

1.一种钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于，按照质量份数计，包括纳米二氧化硅3-4份、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸40-60份、对苯乙烯磺酸钠40-50份、改性埃洛石纳米管5-7份、引发剂1-2份。

2.根据权利要求1所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于，按照质量份数计，纳米二氧化硅4份、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸50份、对苯乙烯磺酸钠45份、改性埃洛石纳米管6份、引发剂2份。

3.根据权利要求1或2任一项所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于，所述改性埃洛石纳米管按照如下步骤制备：

4.根据权利要求1所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于：所述巯基硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和2-三甲基硅烷乙硫醇中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于：所述磺化剂为亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钾和亚硫酸氢钠中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于，马来酰亚胺：巯基硅烷偶联剂：三乙胺：埃洛石纳米管：溴代苯胺：磺化剂质量比为4-5：10-18：1-2：6-8：10-12：5-6。

8.根据权利要求7所述的一种钻井液用磺酸盐降滤失剂，其特征在于，马来酰亚胺：巯基硅烷偶联剂质量比为4-5：17-18。

9.根据权利要求1-8任一项所述的钻井液用磺酸盐降滤失剂的制备方法，其特征在于，将纳米二氧化硅、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、改性埃洛石纳米管、引发剂加入水中，在40-50℃条件下搅拌反应1-2h。

技术总结本发明公开了一种钻井液用磺酸盐降滤失剂及其制备方法，按照质量份数计，包括纳米二氧化硅3‑4份、2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸40‑60份、对苯乙烯磺酸钠40‑50份、改性埃洛石纳米管5‑7份、引发剂1‑2份。本发明通过在主链上枝接改性后的埃洛石纳米管，提高了分子的刚性及增加了苯环结构，提高了降滤失剂的抗盐抗高温能力。技术研发人员：梁吉营,刘丽霞,刘守帅,梁吉青,闫根平,唐宪丽受保护的技术使用者：河南省遨太化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29