一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂及其制备方法与应用，属于石油勘探开发领域中的钻井液降滤失剂技术。
背景技术：
：随着常规油气资源的逐渐衰竭，重油、油砂、页岩油、页岩气、煤层气等非常规油气资源日益成为开发的热点。我国深层油气资源分布范围广、储量大，将成为缓解我国能源供需矛盾的主要后备能源。我国深部储层(塔里木、四川、渤海湾等)普遍深度超过6000m，最深近9000m，井底温度180～260℃。超深井具有温度压力高、地质条件复杂(大多存在盐膏层)、同一裸眼井段存在多套压力层系等特点，钻探过程中的目标地层多含有破碎、裂缝以及溶洞等复杂结构，钻井作业过程中往往会引发十分严重的井漏问题，这会严重影响钻井施工进度，提高作业成本，容易造成钻井液漏失、储层损害、井口坍塌、卡钻以及井喷等多项问题，甚至对深层油气开发造成重大影响。水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系；其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。水基钻井液的发展基本经历了五个阶段，即天然钻井液、细分散钻井液、粗分散钻井液、不分散低固相钻井液、无固相钻井液、聚合物钻井液阶段等。在钻井液化学处理剂中，降滤失剂用量大、种类繁多，主要为天然材料及其改性产物和合成聚合物类。天然材料及其改性产物包括淀粉、纤维素、植物胶、黄原胶及其衍生物；合成聚合物类主要以酚类单体与醛类单体缩聚的酚醛树脂、乙烯丙烯类单体反应物为主；在特定的情况下，超细碳酸钙、陶瓷粉灰等无机化合物可以进行复配作为降滤失剂。对于上述超深井，急需一种耐高温、抗盐的降滤失剂以适应超深井的开采。现有降滤失剂聚合物分子链高温条件下易发生热降解而失效，致使其耐高温性差。传统钻井液降滤失剂抗盐性差，其主要原因是聚电解质效应，即聚合物分子链在水中伸长，而在盐水中收缩，从而在盐水中溶解性变差，失去降滤失性能。降低聚电解质效应是提高降滤失剂聚合物在水基钻井液中抗盐性的有效途径。钻井液中使用的常规添加剂通过引入强亲水性基团(如磺酸基(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、对苯乙烯磺酸钠等)和羧酸基)来保持盐水钻井液的水化和分散；这些添加剂可以暂时抵抗盐的侵入，但它们与盐根本上不相容；含盐的水基钻井液热力学性质不稳定，在高温高压环境中很难保持稳定井壁、平衡地层压力、携带岩屑和润滑钻具的性能。现有技术中已有关于提高降滤失剂抗温抗盐性能的报道，如中国专利文献cn110564381a公开了一种钻井液用复合降滤失剂及其制备方法，该复合降滤失剂包括：按重量份计，改性微晶纤维素15份-35份、丙烯酰胺10份-50份、丙烯酸10份-40份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份-30份、马来酸酐接枝木质素10份-20份、n-乙烯基吡咯烷酮5份-20份和纳米二氧化硅5份-10份。该发明能有效提高降滤失剂的抗温性能和抗盐性能；但该发明涉及的钻井液体系处理剂种类繁杂，钻井液后期维护成本高；高温高盐环境下滤失量较大(大于12ml)，且分子结构本质上与盐不相容，容易导致钻井液性能变差(粘度降低，钻井液絮凝)、滤失量增大，从而增大钻井风险。又如，中国专利文献cn110591667a公开了一种钻井液用抗高温降滤失剂及其制备方法，该降滤失剂包括：腐殖酸树脂30份-60份、丙烯酰胺10份-50份、丙烯酸10份-40份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份-30份、马来酸酐10份-20份、n-乙烯基吡咯烷酮5份-20份和纳米材料5份-10份。该发明的降滤失剂能有效提高降滤失剂的抗温性能和抗盐性能，但该发明涉及的钻井液体系处理剂种类繁杂，固相含量高，钻井液后期维护成本高；高温高盐环境下钻井液粘度降低，滤失量较大(大于13ml)；且分子结构本质上与盐不相容，容易导致钻井液性能变差(粘度降低，钻井液絮凝)，降低钻井液携岩能力，增加滤失量，从而增大钻井风险。技术实现要素：针对现有降滤失剂所存在的缺点：(1)传统降滤失剂抗盐性差，很难使钻井液保持稳定井壁、平衡地层压力、携带岩屑和润滑钻具的性能；(2)高温条件下降滤失剂分子链发生热降解而失效。本发明的目的在于提供一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，该降滤失剂具有盐响应性、耐盐、耐高温和降滤失的特点。本发明还提供一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的制备方法。本发明还提供一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的应用。本发明的技术方案如下：一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺2-40份，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵2-20份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸2-20份，纳米氧化物4-8份，硅烷改性剂1.0-1.5份，引发剂0.3-0.4份。根据本发明优选的，所述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺2-30份，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵2-15份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸2-15份，纳米氧化物5-7份，硅烷改性剂1.0-1.3份，引发剂0.3-0.4份。优选的，所述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺6-20份，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵4-10份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸4-10份，纳米氧化物6份，硅烷改性剂1.2份，引发剂0.375份。根据本发明优选的，所述n,n-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸的摩尔比为7-9:1:1。根据本发明优选的，所述纳米氧化物为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米氧化铁、纳米氧化锌或纳米氧化锆；优选为纳米二氧化硅。根据本发明优选的，所述纳米氧化物的平均粒径为10-20nm。根据本发明优选的，所述硅烷改性剂为甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、甲基乙烯基氯硅烷、乙基三氯硅烷、丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷之一或组合。根据本发明优选的，所述引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸铵/硫酸亚铁、过氧化氢/硫酸亚铁、过氧化苯甲酰/n，n-二乙基苯胺、过硫酸钾/硝酸银或过硫酸盐/硫醇中的一种或两种以上的组合。上述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的制备方法可以采用现有技术；作为一种优选方案，所述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的制备方法，包括步骤：(1)将纳米氧化物充分分散于乙醇中，调节ph至3-5；加入硅烷偶联剂，60-80℃反应1-3h，经离心分离、干燥得到改性纳米氧化物；(2)将n,n-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸充分分散于去离子水中，调节ph值为中性，得溶液a；将改性纳米氧化物充分分散于乙醇中，得溶液b；将溶液a和溶液b充分混合，然后50-60℃温度、无氧条件下加入引发剂的水溶液并进行搅拌反应4-6h，经丙酮洗涤、过滤、干燥即得盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂。根据本发明优选的，步骤(1)中，纳米氧化物的质量和乙醇的体积比为0.01-0.02g/ml。根据本发明优选的，步骤(1)中，用质量浓度为10-30％的乙酸或盐酸水溶液调节ph。根据本发明优选的，步骤(2)中，n,n-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸的总质量与去离子水的质量比为1：2-4。根据本发明优选的，步骤(2)中，用质量浓度为15-25％的naoh水溶液调节ph；优选的，用质量浓度为20％的naoh水溶液调节ph。根据本发明优选的，步骤(2)中乙醇的体积和步骤(1)中纳米氧化物的质量比为1-2：1ml/g。根据本发明优选的，步骤(2)中，引发剂的水溶液中引发剂的质量浓度为0.02-0.05g/ml。根据本发明优选的，步骤(2)中，搅拌反应中搅拌转速为300-500rpm。根据本发明优选的，步骤(2)中的干燥是在45-55℃条件下真空干燥6-8小时。根据本发明，步骤(2)中，洗涤用丙酮的量根据需要确定，应持续加量搅拌直至沉淀完全析出。上述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的应用，作为降滤失剂应用于钻井液中。具体应用方法，按现有技术即可。本发明的技术特点：在高盐环境下，常规降滤失剂净电荷不为0，盐离子入侵时，分子链上的带电基团与盐离子相互吸引，形成静电吸引力，极易产生聚电解质效应，导致分子链卷曲，流体力学体积急剧降低，粘度降低，溶解性变差甚至不溶，进一步导致了钻井液粘度急剧降低，流变性能变差，滤失量增大；而本发明正好克服了上述问题。本发明盐响应型两性离子聚合物降滤失剂具有特殊的抗聚电解质效应和对盐的正响应，从分子结构上设计0净电荷的两性离子聚合物，从本质上实现了“抵抗盐”到“盐响应”的转变，实现聚合物本质上与盐相容。在聚合物降滤失剂分子结构中，阳离子基团和阴离子基团上的正负电荷相互吸引，形成分子链间的离子交互网络结构；而当盐离子入侵时，其破坏了离子交互网络，屏蔽了两性离子聚合物分子链上的静电相互作用，分子结构由塌缩的球体变为更开放的螺旋状；在盐离子的刺激下，聚合物链由卷曲状态转变为拉伸状态，提高了盐响应型两性离子聚合物在高盐环境中的溶解性以及稳定性，使得两性离子聚合物在高盐环境中具有较高的粘度，进一步保证了降滤失剂在高盐下的降滤失性能。本发明降滤失剂中的聚合物在钻井液中分子链随着盐离子强度的增加而逐渐伸展，流体力学体积逐渐增大，溶解性逐渐增大，粘度逐渐增大，从而使钻井液的粘度增大，降低钻井液的滤失量，提高降滤失性能。同时，本发明降滤失剂在287℃下依然保持高温稳定性，聚合物分子链难以被热降解，具有较好的耐高温性。在高盐环境中，钻井液膨润土极易絮凝，导致钻井液粘度降低，流变性能变差，无法正常保持钻井液性能；而本发明正好克服了上述问题。由于本发明降滤失剂中阳离子和阴离子基团的存在，盐响应型两性离子聚合物具有很强的亲水性和表面性质，带有正负电荷；当盐响应型两性离子聚合物混合在钻井液中时，盐响应型两性离子聚合物分子链上的阳离子基团、阴离子基团和酰胺基团分别与膨润土边缘的负电荷、al+和al-oh形成离子键和氢键；因此，盐响应型两性离子聚合物可以强烈吸附在粘土层中，形成稳定的空间网络结构，可有效分散膨润土，在地层压差作用下使得膨润土能够形成致密的泥饼，减少水的渗透，从而降低了滤失量，防止了膨润土颗粒絮凝和聚集导致的钻井液粘度降低、流变性能变差和滤失量增大等问题。又由于膨润土层的大部分负电荷与盐响应型两性离子聚合物的铵盐基团形成离子键，可以有效地阻止大量钠离子与膨润土层之间形成离子交换吸附，从而进一步避免了因膨润土颗粒絮凝和聚集导致的钻井液粘度降、流变性能变差和滤失量增大等问题。同时，本发明盐响应型两性离子聚合物降粘剂在高剪切速率下表现出低表观黏度，在低剪切速率下表现出高表观黏度，具有较好的黏弹性及剪切稀释性，有利于悬浮和携带岩屑，清洁井眼，增强井壁稳定性。另外，本发明纳米氧化物由于具有大的比表面能和小的粒径，可以有效吸附在粘土表面，物理封堵井壁上的微纳米孔隙。本发明在纳米氧化物表面接枝特定种类的聚合物，实现了“物理封堵裂缝和化学吸附膨润土、防止膨润土颗粒絮凝和聚集”的效果，使得本发明降滤失剂抗温可达到200℃、抗盐至饱和，并能有效堵塞纳米孔隙和微裂缝，减少滤失量。本发明的有益效果：1.本发明盐响应型两性离子聚合物具有特殊的抗聚电解质效应和对盐的正响应，它从本质上实现了“抵抗盐”到“盐响应”的转变，在本质上与盐相容；本发明降滤失剂具有优异的耐盐、耐温性，可以适应高温深井地层；实验证明，本发明盐响应型两性离子聚合物降滤失剂抗温可达200℃，耐盐至饱和。2.本发明盐响应型两性离子聚合物降滤失剂能在高温、高盐环境下有效堵塞地层中的纳米孔隙和微裂缝，从而减少滤失量，应用于深井具有较好的降滤失性能。3.本发明盐响应型两性离子聚合物降滤失剂在高剪切速率下表现出低表观黏度，在低剪切速率下表现出高表观黏度，具有较好的黏弹性及剪切稀释性，有利于悬浮和携带岩屑，清洁井眼，增强井壁稳定性。附图说明图1为实施例1制备的盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的热重图；图2为实施例1制备的盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的红外光谱图；图3为含有实施例1(a)，对比例1(b)，对比例2(c)和对比例3(d)制备的降滤失剂的盐水钻井液的粘度随剪切速率的变化曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。如无特别说明，实施例中的％均为质量百分比。实施例1一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺16.4g，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵4.3g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸4.3g，纳米二氧化硅(平均粒径为15nm)6g，硅烷改性剂(乙烯基三氯硅烷)1.2g，引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠(过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1：1)0.375g。上述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的制备方法如下：(1)将6g纳米二氧化硅充分分散于500ml乙醇中，用质量浓度为20％的乙酸水溶液调节ph至4；超声30min后，加入1.2g硅烷偶联剂，在70℃水浴温度下冷凝回流2h；然后经10000r/min的转速下离心分离10min，取下层固体，50℃烘干后得到改性纳米二氧化硅；(2)将16.4gn,n-二甲基丙烯酰胺、4.3g甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵和4.3g2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸充分分散于75ml去离子水中，用质量浓度为20％的氢氧化钠水溶液调节ph值为7，得溶液a；将步骤(1)得到的改性纳米氧化物充分分散于10ml乙醇中，得到溶液b；将溶液a和溶液b充分混合，搅拌制成悬浮液；所得悬浮液在50℃恒温水浴冷凝回流条件下，氮气吹扫30min后，加入质量浓度为0.02g/ml的引发剂的水溶液，混合搅拌均匀，50℃搅拌(400rpm)反应4h；最后用丙酮反复洗涤合成产物，抽滤、50℃真空干燥7h，得到盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂。热重分析：在tainstrumentssdt-q600热重分析仪/差示扫描量热仪中，使用铝坩埚，吹扫流量为50ml·min-1的氮气气氛和加热温度，对本实施例所得两性离子聚合物降滤失剂进行热重(tga)和衍生热重(dtg)分析。初始温度为40℃，最终温度为800℃。tga曲线如图1所示，考虑到聚合物分子中的亲水基团(磺酸基)吸附空气中的水分，tga曲线中40℃到155℃的质量缓慢损失对应于束缚水和游离水的缓慢蒸发，导致盐响应型两性离子聚合物降滤失剂的质量损失为4.83％。在155～352℃范围内，tga曲线也缓慢下降，这是由于盐响应型两性离子聚合物降滤失剂分子链中酰胺基的热降解所致。在352～432℃范围内，tga曲线急剧下降，对应于分子链中磺酸基等侧链基团的热降解，导致盐响应型两性离子聚合物降滤失剂质量损失71.22％。432℃后tga曲线比较光滑，表明盐响应型两性离子聚合物降滤失剂主链断裂，热降解基本完成。总体上，本发明盐响应型两性离子聚合物降滤失剂具有良好的热稳定性。红外光谱测定：将本实施例制备的盐响应型两性离子聚合物降滤失剂与溴化钾按照一定比例混合均匀后在2mpa的压力下压5-10分钟制成薄片，利用irtracer-100红外系列分光光度计，在400-4000cm-1波数范围内获得红外区的吸收光谱。红外光谱图如图2所示，在2942cm-1波长处的峰值是由分子主链中亚甲基的拉伸振动引起的。在波长1645cm-1和1805cm-1处的峰值分别由n,n-二甲基丙烯酰胺分子链中酰胺基c＝o键和c-n键的吸收振动和收缩振动引起。波长1421cm-1和951cm-1处的峰值分别对应于甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵分子链中c-n键的吸收振动峰和n-cl离子键的吸收峰。在1217cm-1和1040cm-1处的峰值对应于2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸中磺酸基的吸收振动峰。波长478cm-1处的峰值对应于si-o-si键的弯曲振动峰。综上，本实施例制备得到了目标产物。实施例2一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺10.44g，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵7.28g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸7.28g，纳米二氧化硅(平均粒径为15nm)6g，硅烷改性剂(乙烯基三氯硅烷)1.2g，引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠(过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1：1)0.375g。上述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的制备方法如下：(1)将6g纳米二氧化硅充分分散于500ml乙醇中，用质量浓度为20％的乙酸水溶液调节ph至4；超声30min后，加入1.2g硅烷偶联剂，在70℃水浴温度下冷凝回流2h；然后经10000r/min的转速下离心分离10min，取下层固体，50℃烘干后得到改性纳米二氧化硅；(2)将10.44gn,n-二甲基丙烯酰胺、7.28g甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵和7.28g2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸充分分散于75ml去离子水中，用质量浓度为20％的氢氧化钠水溶液调节ph值为7，得溶液a；将步骤(1)得到的改性纳米氧化物充分分散于10ml乙醇中，得到溶液b；将溶液a和溶液b充分混合，搅拌制成悬浮液；所得悬浮液在50℃恒温水浴冷凝回流条件下，氮气吹扫30min后，加入质量浓度为0.02g/ml的引发剂的水溶液，混合搅拌均匀，50℃搅拌(400rpm)反应4h；最后用丙酮反复洗涤合成产物，抽滤、50℃真空干燥7h，得到盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂。实施例3一种盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺6.06g，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵9.47g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸9.47g，纳米二氧化硅(平均粒径为15nm)6g，硅烷改性剂(乙烯基三氯硅烷)1.2g，引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠(过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1：1)0.375g。上述盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂的制备方法如下：(1)将6g纳米二氧化硅充分分散于500ml乙醇中，用质量浓度为20％的乙酸水溶液调节ph至4；超声30min后，加入1.2g硅烷偶联剂，在70℃水浴温度下冷凝回流2h；然后经10000r/min的转速下离心分离10min，取下层固体，50℃烘干后得到改性纳米二氧化硅；(2)将6.06gn,n-二甲基丙烯酰胺、9.47g甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵和9.47g2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸充分分散于75ml去离子水中，用质量浓度为20％的氢氧化钠水溶液调节ph值为7，得溶液a；将步骤(1)得到的改性纳米氧化物充分分散于10ml乙醇中，得到溶液b；将溶液a和溶液b充分混合，搅拌制成悬浮液；所得悬浮液在50℃恒温水浴冷凝回流条件下，氮气吹扫30min后，加入质量浓度为0.02g/ml的引发剂的水溶液，，混合搅拌均匀，50℃搅拌(400rpm)反应4h；最后用丙酮反复洗涤合成产物，抽滤、50℃真空干燥7h，得到盐响应型抗高温两性离子聚合物降滤失剂。对比例1一种降滤失剂的制备方法，步骤如下：(1)称取5g改性纳米二氧化硅(实施例1方法制备的改性纳米二氧化硅)置于锥形瓶中，加入100ml去离子水配置一定浓度的悬浮液，常温下磁力搅拌24h，得到无机改性纳米二氧化硅悬浮液。(2)向上述悬浮液中加入50g丙烯酸和25gdmdaac(二甲基二烯丙基氯化铵)，混合均匀后，用naoh水溶液调节ph为7-8，升温至50℃，搅拌，同时通氮气30min。停止搅拌，向上述体系中加入引发剂过硫酸铵与亚硫酸氢钠，过硫酸铵和亚硫酸氢钠的加量相同，过硫酸铵和亚硫酸氢钠总加量为单体总质量的0.4％，50℃反应5h，经干燥得到目标产物降滤失剂。对比例2一种降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺16.4g，甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵4.3g，纳米二氧化硅(平均粒径为15nm)6g，硅烷改性剂(乙烯基三氯硅烷)1.2g，引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠(过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1：1)0.375g。上述降滤失剂的制备方法，步骤如下：(1)将6g纳米二氧化硅充分分散于500ml乙醇中，用质量浓度为20％的乙酸水溶液调节ph至4；超声30min后，加入1.2g硅烷偶联剂(乙烯基三氯硅烷)，在70℃水浴温度下冷凝回流2h；然后经10000r/min的转速下离心分离10min，取下层固体，50℃烘干后得到改性纳米二氧化硅；(2)将16.4gn,n-二甲基丙烯酰胺、4.3g甲基丙烯氧基乙基三甲基氯化铵充分分散于75ml去离子水中，得溶液a；将步骤(1)得到的改性纳米氧化物充分分散于10ml乙醇中，得到溶液b；将溶液a和溶液b充分混合，搅拌制成悬浮液；所得悬浮液在50℃恒温水浴冷凝回流条件下，氮气吹扫30min后，加入质量浓度为0.02g/ml的引发剂水溶液，混合搅拌均匀，50℃搅拌(400rpm)反应4h；最后用丙酮反复洗涤合成产物，抽滤、50℃真空干燥7h，得到降滤失剂。对比例3一种降滤失剂，包括如下质量份数的原料制备得到：n,n-二甲基丙烯酰胺16.4g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸4.3g，纳米二氧化硅(平均粒径为15nm)6g，硅烷改性剂(乙烯基三氯硅烷)1.2g，引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠(过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1：1)0.375g。上述降滤失剂的制备方法如下：(1)将6g纳米二氧化硅充分分散于500ml乙醇中，用质量浓度为20％的乙酸水溶液调节ph至4；超声30min后，加入1.2g硅烷偶联剂(乙烯基三氯硅烷)，在70℃水浴温度下冷凝回流2h；然后经10000r/min的转速下离心分离10min，取下层固体，50℃烘干后得到改性纳米二氧化硅；(2)将16.4gn,n-二甲基丙烯酰胺、4.3g2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸充分分散于75ml去离子水中，用质量浓度为20％的氢氧化钠水溶液调节ph值为7，得溶液a；将步骤(1)得到的改性纳米氧化物充分分散于10ml乙醇中，得到溶液b；将溶液a和溶液b充分混合，搅拌制成悬浮液；所得悬浮液在50℃恒温水浴冷凝回流条件下，氮气吹扫30min后，加入质量浓度为0.02g/ml的引发剂水溶液，混合搅拌均匀，50℃搅拌(400rpm)反应4h；最后用丙酮反复洗涤合成产物，抽滤、50℃真空干燥7h，得到降滤失剂。试验例1流变性能测试盐水钻井液的制备：在膨润土含量4wt％的400ml的钻井液基浆中分别加入不同量的nacl，搅拌均匀得到盐水钻井液。盐水钻井液中nacl的质量浓度分别是0.5％、10％、20％以及饱和。将实施例1和对比例1-3中制备的降滤失剂均以1％的质量分数分别加入到盐水钻井液中，流变性测量在haakemars流变仪中进行，剪切速率范围为10s-1到200s-1。流变实验结果如图3所示，由图可知，本发明制备的降滤失剂表现出剪切稀化行为，随着剪切速率的增加，粘度在逐渐减小；在低剪切速率下保持高粘度，使岩屑悬浮在井筒中，而在高剪切速率下，低粘度可快速注入井筒底部。此外，由于氯化钠用量的增加，钻井液的粘度显著增加，这一现象直观地解释了本发明降滤失剂的盐响应特性。相比本发明，对比例涉及的降滤失剂表现出典型的聚电解质效应，降滤失剂溶液的粘度随着氯化钠含量的增加而逐渐降低，这会导致钻井液在高盐环境中的粘度急剧下降，不能有效吸附黏土颗粒且黏土颗粒易聚集絮凝，从而无法正常保持钻井液的流变性能，进一步导致岩屑堆积，井径扩大，井壁失稳等钻井问题；此外，在压差作用下极易形成裂缝较大的孔隙，增大滤失量。试验例2滤失性能测试饱和盐水钻井液的制备：在膨润土含量4wt％的400ml的钻井液基浆中加入144gnacl，搅拌均匀得到饱和盐水钻井液。api低温低压滤失实验：将实施例1、实施例2、实施例3和对比例1-3中制备的降滤失剂分别以2％的质量分数加入到上述饱和盐水钻井液中，然后分别在老化温度25℃、120℃、150℃、180℃和200℃下进行老化30分钟，api低温低压滤失实验在100psi的恒定压力下，在环境温度(25℃)下，按照gb/t16783-2014标准进行测试。hthp高温高压滤失实验：将实施例1、实施例2、实施例3和对比例1-3中制备的降滤失剂分别以2％的质量分数加入到上述饱和盐水钻井液中，hthp高温高压滤失实验分别在120℃、150℃、180℃和200℃下，500psi的恒定压力下，按照gb/t16783-2014标准进行测试。实验结果如下表1所示：表1不同温度下的滤失量实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3flapi(25℃)4.24.44.810.512.411.8flapi(120℃)4.44.6512.618.617.2flapi(150℃)4.65.25.5132524.2flapi(180℃)5.25.86.613.636.734flapi(200℃)6.87.88.416.868.461.2flhthp(120℃)14.615.816.426.856.452.4flhthp(150℃)15.816.217.933.479.268.8flhthp(180℃)17.218.619.634.694.685.7flhthp(200℃)25.826.331.839.5142.8168.3由上表1可知，实施例1中的降滤失剂在盐水钻井液中降滤失效果最好。这归因于本发明降滤失剂分子链在饱和盐水中伸展，粘度大，溶解性大，能够有效的吸附膨润土颗粒；此外，酰胺基团和磺酸根基团分别和膨润土形成稳定的氢键和离子键，有效吸附在膨润土表面，同时可以有效地阻止大量钠离子与膨润土层之间形成离子交换吸附，使膨润土保持一定的分散性，避免了膨润土颗粒絮凝和聚集；从而在压差作用下使分散较好的膨润土形成致密的泥饼，减少了水的渗透，从而降低了滤失量。对比例中降滤失剂在饱和盐水中粘度降低，溶解性降低，无法有效吸附黏土颗粒，且黏土颗粒聚集絮凝，在压差作用下形成的泥饼具有大的裂缝和孔隙，这导致了其较高的滤失量。当前第1页1 2 3 

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