一种聚合物和其制备方法及应用和含有所述聚合物的钻井液技术

本发明专利技术涉及油气钻井技术领域，公开了一种聚合物和其制备方法及应用和含有所述聚合物的水基钻井液，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万‑60万，本发明专利技术提供的聚合物用于钻井液分散剂时，能够在高钙环境中实现良好的水化分散，起到良好的分散作用，提高钻井液的热稳定性。

A polymer and its preparation method, application and drilling fluid containing the polymer

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物和其制备方法及应用和含有所述聚合物的钻井液
本专利技术涉及油气钻井
，具体涉及一种聚合物、一种制备聚合物的方法及由该方法制备得到的聚合物、所述聚合物在钻井液中的应用和含有所述聚合物的钻井液。
技术介绍
钻井液是钻井过程中使用的循环冲洗介质，被称为钻井的“血液”，具有悬浮和携带钻屑、防止井壁坍塌、保护油气储层、冷却和润滑钻具、传递泵功率、录取地质资料等多种功能，是影响钻井成功与否和钻井速度的重要因素。目前对于水基钻井液而言，抗钙是其亟需解决的技术难题之一，长期以来一直未得到很好的解决。钙离子的“去水化”作用会压缩黏土等胶体的扩散双电层，造成钻井液过度絮凝、黏度与切力大幅增加、滤失量激增等问题，严重则导致水基钻井液无法正常使用。为了应对水基钻井液的钙侵问题，研究者发现在水基钻井液里使用带有强水化基团的分散剂如磺化酚醛树脂、磺化丹宁等是有效的方法之一。但是该方法存在分散剂环保性能不佳，且在高浓度钙离子环境中易失效的缺陷。另外，聚合物类分散剂虽然具有良好的分散性能和环保性能，以及降滤失量的功能，但大多数聚合物在钻井液中电离后易被钙离子聚沉，导致溶解性变差，甚至失效，并且在高温条件下尤为严重。因此，开发一种新的能够实现对高钙水基钻井液有效分散的分散剂具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术高钙水基钻井液中由于钙离子的“去水化”作用而存在的絮凝过度、滤失量大、分散性差的缺陷。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种聚合物，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万-60万；其中，在式(11)、式(12)、式(13)中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基，R14选自C1-C4的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；在式(2)中，R21和R22各自独立地选自C1-C4的烷基，X-选自Cl-、Br-和I-；在式(31)、式(32)中，R31和R32各自独立地选自C1-C4的烷基，R33选自H和C1-C4的烷基，t1、t2和t3各自独立地为1-6的整数。本专利技术第二方面提供一种制备聚合物的方法，该方法包括：在含水溶剂和保护气氛下，在助溶剂、链转移剂和引发剂存在下，将聚合组合物中的各组分进行聚合反应，所述聚合组合物中含有单体A’、单体B’和单体C’；所述单体A’为选自具有式(I1)所示结构、式(I2)所示结构和式(I3)所示结构的单体中的至少一种；所述单体B’为具有式(II)所示结构的单体；所述单体C’为选自具有式(III1)所示结构和式(III2)所示结构的单体中的至少一种；所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’分别使得所述聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合组合物的用量使得获得的聚合物的重均分子量为35万-60万；其中，各基团的定义与本专利技术前文的定义对应相同。本专利技术第三方面提供由上述第二方面所述的方法制备得到的聚合物。本专利技术第四方面提供上述第一方面或第三方面所述的聚合物在钻井液中的应用。本专利技术第五方面提供一种含有上述第一方面或第三方面所述的聚合物的钻井液。本专利技术提供的聚合物，至少具有如下优点：(1)本专利技术提供的聚合物用于水基钻井液分散剂时，与钙盐相容性好，能够在高钙环境中维持良好的水化分散，并能够优先吸附到膨润土上，削弱钙离子对膨润土的“去水化作用”，起到良好的分散作用，降低水基钻井液的滤失量，提高钻井液的稳定性；(2)本专利技术提供的聚合物分子量较低，增黏效应不明显，从而能够大量使用以分散钻井液，应对水基钻井液高钙、超高钙的情况；(3)本专利技术提供的制备方法能够得到高浓度的聚合物溶液，合成后能够直接被利用，不需要后处理，且使用时极易分散，能够增加钻井液的配制效率。本专利技术的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细描述。附图说明图1为实施例1制备得到的聚合物的红外光谱图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本专利技术中，所述C1-C4的烷基是指碳原子数为1-4的烷基；所述C1-C4的亚烷基是指碳原子数为1-4的亚烷基。1-6的整数包括1、2、3、4、5和6，1-5的整数包括1、2、3、4和5。在本专利技术中，所述C1-C4的烷基可以包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。在本专利技术中，所述亚烷基是指烷烃失去两个氢原子后的残基，所述两个氢原子可以为同一个碳原子上的两个氢原子，也可以不同碳原子上的两个氢原子，可以是直链的，也可以是支链的，例如，所述亚乙基可以是-CH2CH2-或-CH(CH3)-。在本专利技术中，所述C1-C4的亚烷基可以包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚仲丁基、亚异丁基、亚叔丁基。在本专利技术中，所述C1-C3的亚烷基可以包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基。如前所述，本专利技术第一方面提供了一种聚合物，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万-60万；其中，在式(11)、式(12)、式(13)中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基，R14选自C1-C4的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；在式(2)中，R21和R22各自独立地选自C1-C4的烷基，X-选自Cl-、Br-和I-；在式(31)、式(32)中，R31和R32各自独立地选自C1-C4的烷基，R33选自H和C1-C4的烷基，t1、t2和t3各自独立地为1-6的整数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物，其特征在于，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，/n所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万-60万；/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合物，其特征在于，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，
所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万-60万；



其中，
在式(11)、式(12)、式(13)中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基，R14选自C1-C4的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；
在式(2)中，R21和R22各自独立地选自C1-C4的烷基，X-选自Cl-、Br-和I-；
在式(31)、式(32)中，R31和R32各自独立地选自C1-C4的烷基，R33选自H和C1-C4的烷基，t1、t2和t3各自独立地为1-6的整数。


2.根据权利要求1所述的聚合物，其中，
在式(11)、式(12)、式(13)中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H、甲基、乙基、正丙基和异丙基，R14选自C1-C3的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；
在式(2)中，R21和R22各自独立地选自甲基、乙基、正丙基和异丙基，X-为Cl-或Br-；
在式(31)、式(32)中，R31、R32和R33各自独立地选自甲基、乙基、正丙基和异丙基，t1、t2和t3各自独立地为1-5的整数。


3.根据权利要求1或2所述的聚合物，其中，所述结构单元A为选自具有式(14)所示结构、式(15)所示结构和式(16)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(4)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(51)所示结构、式(52)所示结构和式(53)所示结构的结构单元中的至少一种；





4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚合物，其中，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为53.4-84.6重量％；所述结构单元B的含量为8.2-25重量％；所述结构单元C的含量为7.1-21.6重量％；
优选地，所述聚合物的重均分子量为40万-60万。


5.一种制备聚合物的方法，其特征在于，该方法包括：
在含水溶剂和保护气氛下，在助溶剂、链转移剂和引发剂存在下，将聚合组合物中的各组分进行聚合反应，所述聚合组合物中含有单体A’、单体B’和单体C’；
所述单体A’为选自具有式(I1)所示结构、式(I2)所示结构和式(I3)所示结构的单体中的至少一种；所述单体B’为具有式(II)所示结构的单体；所述单体C’为选自具有式(III1)所示结构和式(III2)所示结构的单体中的至少一种；
所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’分别使得所述聚合物中含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺垠博，蒋官澄，董腾飞，杨丽丽，李武泉，刘海洋，李小庆，罗绪武，赵利，黄贤斌，刘敬平，邓金根，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11