【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田化工，尤其涉及一种五元无规共聚物及其制备方法与降滤失剂及水基钻井液。
技术介绍
1、随着经济的发展，人们对油气资源的需求更加迫切，油气勘探不断向更深地层发展，需要克服的地层条件越来越苛刻。钻井液在确保深井和超深井安全、快速钻进等方面起着十分关键的作用。但由于钻井液在高温高盐条件下的流变性能和滤失性能会发生显著变化，导致泥饼剧烈增厚，渗透率增大，井壁稳定性也受到很大的影响。因此，研发抗高温抗盐的钻井液用降滤失剂，是深井、超深井钻井液面临的挑战之一。
2、传统的降滤失剂主要是褐煤类、改性木质素类、树脂类等，它们虽然来源广泛，价格便宜，但在高温高压条件下，存在粘度损失导致钻井液流变性变差、较高地层温度下易分解、容易被ca2+、mg2+污染等问题，造成复杂的井下情况，限制了其实际应用。
3、目前丙烯酰胺类降滤失剂由于在高温下聚合物分子链容易发生降解，解吸附问题严重，导致了高温条件下的降滤失性能不理想，其抗温、抗盐性能仍不能满足深井、超深井钻井液使用的实际需求，因此研制性能更加优良的新型聚合物降滤失剂非常迫切。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种五元无规共聚物及其制备方法与降滤失剂及水基钻井液。该五元无规共聚物作为降滤失剂具有抗高温、抗盐的特点，在淡水浆或者盐水中具有较低的滤失量。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种五元无规共聚物，该五元无规共聚物由2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙烷磺酸、n-烯基酰胺、
3、本专利技术提供的上述五元无规共聚物的侧链具有磺酸基团(可由2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙烷磺酸提供)、季铵盐阳离子基团(可由二甲基二烯丙基氯化铵提供)、杂环基团(可由烯基杂环化合物提供)。其中该聚合物分子中侧链上的磺酸基团能够起到较好的水化作用，且对阳离子不敏感，具有较好的抗盐和增强膨润土分散稳定性的作用；侧链上的季铵盐阳离子基团能与膨润土产生强吸附作用，不仅能够使聚合物能够与膨润土产生吸附，而且由于反聚电解质效应，使得聚合物链更加舒展，提升了自身的抗盐能力；侧链上杂环基团不仅能够提升与膨润土的吸附能力，而且较大的位阻更提高了聚合物的抗温能力；n-烯基酰胺单体相对于丙烯酰胺等酰胺基团具有更好的抵抗高温降解能力，即使分解也能产生胺基与黏土产生吸附作用。因此，本专利技术中的五元无规共聚物作为一种水性聚合物，具有抗高温和高盐的作用，能够改善膨润土的聚集状态，使得膨润土有更好的水化分散稳定性，黏土颗粒自身更少的聚集，使得形成的滤饼更加致密，滤失量更低。
4、在一些具体实施方案中，上述五元无规共聚物的结构可以表示如下：
5、
6、其中，r1为h或碳数为1-8的烷基，r2为h或者碳数为1-8的烷基，r3为芳香杂环(aromatic heterocycle)。m：n：p：q：r可以为(6-8)：(2 -4)：(0.5-2)：(1-2)：(1-2)。
7、上述五元无规共聚物的结构中，所述二甲基二烯丙基氯化铵在聚合过程中能够通过环化聚合形成五元结构。在聚合的过程中，所述二甲基二烯丙基氯化铵中的烯丙基可发生链转移作用，通过控制二甲基二烯丙基氯化铵单体的添加量，可以控制单体的转化率和五元无规共聚物的分子量。
8、本专利技术采用的n-烯基酰胺单体有良好的化学稳定性，即使在高温下降解仍会保留胺基对黏土产生吸附作用力，并能避免传统丙烯酰胺和n-取代烷烃类在高温下水解成羧酸导致聚合物沉淀凝结、进而影响其降滤失性能的问题。
9、具体地，所述n-烯基酰胺的结构式可以为：
10、
11、其中，r1为h或者碳数为1-8的烷基，r2为h或者碳数为1-8的烷基。优选地，r1为h或甲基，r2为h或甲基。
12、在上述五元无规共聚物中，所述n-烯基酰胺包括n-乙烯基甲酰胺(cas：13162-05-5)、n-乙烯基乙酰胺、n-甲基-n-乙烯基乙酰胺中的一种或两种以上的组合。
13、本专利技术采用的烯基杂环化合物单体中的大刚性环状结构提升了聚合物分子链的耐温性能，同时含氮杂环可以增强聚合物与黏土的吸附相互作用，从而在黏土表面有效的形成水化层，使黏土颗粒自身具有良好的分散稳定性，在淡水和盐水中均显示出较低的滤失量。
14、在上述五元无规共聚物中，所述烯基杂环化合物包括n-乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、n-乙烯基咔唑、4-甲基-5-乙烯基噻唑中的一种或两种以上的组合，例如包括乙烯基咪唑和乙烯基己内酰胺的组合。在一些具体实施方案中，所述烯基杂环化合物可以包括n-乙烯基咪唑、n-乙烯基咔唑、乙烯基吡啶中的一种或两种以上的组合。
15、n-乙烯基咪唑的结构式为：
16、乙烯基吡啶的结构式为：
17、n-乙烯基咔唑的结构式为：
18、4-甲基-5-乙烯基噻唑的结构式为：
19、在上述五元无规共聚物中，所述n-烯基酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基己内酰胺和烯基杂环化合物的摩尔比为(6-8)：(1.7-4)：(0.5-2)：(1-2)：(1-2)、进一步可以为(6-8)：(2-4)：(0.5-2)：(1-2)：(1-2)。本专利技术通过控制n-烯基酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基己内酰胺和烯基杂环化合物之间的比例，一方面可保证在合成五元无规共聚物过程中具有较高的单体转化率(可达95％以上)，使单体之间充分反应，保证最初投料的单体摩尔比，进而得到较高分子量的五元无规共聚物；另一方面在上述比例范围得到的五元无规共聚物制成的钻井液具有较好的性能指标，各单体功能可得到充分发挥。在一些具体实施方案中，上述五元无规共聚物可以由n-乙烯基咪唑、n-乙烯基咔唑、乙烯基吡啶中的一种与2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙烷磺酸、n-甲基-n-乙烯基乙酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基己内酰胺通过自由基共聚形成。
20、在一些具体实施方案中，以摩尔份数计，上述单体中，所述n-烯基酰胺可以为6-8份，例如为6份、6.5份、7份、7.5份、8份等具体值以及以上述具体值中的任意两个为端点的范围；
21、所述2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸可以为1.7-4份，例如为1.7份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份等具体值以及以上述具体值中的任意两个为端点的范围；
22、所述二甲基二烯丙基氯化铵可以为0.5-2份，例如为0.5-1份，或者为0.5份、1份、1.5份、2份等具体值以及以上述具体值中的任意两个为端点的范围；
23、所述n-乙烯基己内酰胺可以为1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种五元无规共聚物，该五元无规共聚物由2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、N-乙烯基己内酰胺、N-烯基酰胺和烯基杂环化合物通过自由基共聚形成；
2.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，所述N-烯基酰胺包括N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，所述烯基杂环化合物包括N-乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、N-乙烯基咔唑、4-甲基-5-乙烯基噻唑中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，优选地，所述N-烯基酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、N-乙烯基己内酰胺和烯基杂环化合物的摩尔比为(6-8)：(2-4)：(0.5-2)：(1-2)：(1-2)。
5.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，所述五元无规共聚物的重均分子量为247kDa-366kDa。
6.权利要求1-5任一项所述的五元无规共聚物的制备方法，包括：
7.根据权利要
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸铵和亚硫酸氢钠的组合、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、2,2-偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐中的一种；
9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述引发剂的质量为单体总质量的0.1％-1％。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述反应溶液的pH值为6-9。
11.一种降滤失剂，该降滤失剂包括权利要求1-5任一项所述的五元无规共聚物或者由权利要求1-5任一项所述的五元无规共聚物制成。
12.一种水基钻井液，其包括权利要求11所述的降滤失剂。
...【技术特征摘要】
1.一种五元无规共聚物，该五元无规共聚物由2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基己内酰胺、n-烯基酰胺和烯基杂环化合物通过自由基共聚形成；
2.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，所述n-烯基酰胺包括n-乙烯基甲酰胺、n-乙烯基乙酰胺、n-甲基-n-乙烯基乙酰胺中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，所述烯基杂环化合物包括n-乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、n-乙烯基咔唑、4-甲基-5-乙烯基噻唑中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，优选地，所述n-烯基酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、n-乙烯基己内酰胺和烯基杂环化合物的摩尔比为(6-8)：(2-4)：(0.5-2)：(1-2)：(1-2)。
5.根据权利要求1所述的五元无规共聚物，其中，所述五...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙金声，李晨曦，屈沅治，武俊华，袁玥辉，王浩辉，任晗，刘越，王韧，陆燕，赵汉英，高世峰，黄宏军，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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