[發(fā)明專利]抗鈣兩性離子聚合物及其制備方法和應(yīng)用與含有所述聚合物作為分散劑的水基鉆井液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010071615.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111171232B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀垠博;蔣官澄;董騰飛;楊麗麗;李武泉;劉海洋;李小慶;羅緒武;趙利;黃賢斌;劉敬平;鄧金根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): C08F220/58
• 分類號(hào): C08F220/58;C08F226/02;C08F220/36;C09K8/24
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜;劉依云

本發(fā)明涉及油氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種抗鈣兩性離子聚合物及其制備方法和應(yīng)用與含有所述聚合物作為分散劑的水基鉆井液，該聚合物中含有結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C，所述結(jié)構(gòu)單元A為選自具有式(11)所示結(jié)構(gòu)、式(12)所示結(jié)構(gòu)和式(13)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；所述結(jié)構(gòu)單元B為具有式(2)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元；所述結(jié)構(gòu)單元C為選自具有式(31)所示結(jié)構(gòu)和式(32)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；所述聚合物的重均分子量為35萬?60萬，本發(fā)明提供的聚合物用于鉆井液分散劑時(shí)，能夠在高鈣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)良好的水化分散，起到良好的分散作用，提高鉆井液的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物、一種制備聚合物的方法及由該方法制備得到的聚合物、所述聚合物在鉆井液中的應(yīng)用和含有所述聚合物的鉆井液。

背景技術(shù)

鉆井液是鉆井過程中使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)，被稱為鉆井的“血液”，具有懸浮和攜帶鉆屑、防止井壁坍塌、保護(hù)油氣儲(chǔ)層、冷卻和潤(rùn)滑鉆具、傳遞泵功率、錄取地質(zhì)資料等多種功能，是影響鉆井成功與否和鉆井速度的重要因素。

目前對(duì)于水基鉆井液而言，抗鈣是其亟需解決的技術(shù)難題之一，長(zhǎng)期以來一直未得到很好的解決。鈣離子的“去水化”作用會(huì)壓縮黏土等膠體的擴(kuò)散雙電層，造成鉆井液過度絮凝、黏度與切力大幅增加、濾失量激增等問題，嚴(yán)重則導(dǎo)致水基鉆井液無法正常使用。

為了應(yīng)對(duì)水基鉆井液的鈣侵問題，研究者發(fā)現(xiàn)在水基鉆井液里使用帶有強(qiáng)水化基團(tuán)的分散劑如磺化酚醛樹脂、磺化丹寧等是有效的方法之一。但是該方法存在分散劑環(huán)保性能不佳，且在高濃度鈣離子環(huán)境中易失效的缺陷。另外，聚合物類分散劑雖然具有良好的分散性能和環(huán)保性能，以及降濾失量的功能，但大多數(shù)聚合物在鉆井液中電離后易被鈣離子聚沉，導(dǎo)致溶解性變差，甚至失效，并且在高溫條件下尤為嚴(yán)重。

因此，開發(fā)一種新的能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高鈣水基鉆井液有效分散的分散劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)高鈣水基鉆井液中由于鈣離子的“去水化”作用而存在的絮凝過度、濾失量大、分散性差的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種抗鈣兩性離子聚合物，該聚合物中含有結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C，

所述結(jié)構(gòu)單元A為選自具有式(11)所示結(jié)構(gòu)、式(12)所示結(jié)構(gòu)和式 (13)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；所述結(jié)構(gòu)單元B為具有式(2) 所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元；所述結(jié)構(gòu)單元C為選自具有式(31)所示結(jié)構(gòu)和式(32) 所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；所述聚合物的重均分子量為35萬-60萬；

其中，

在式(11)、式(12)、式(13)中，R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₅和R₁₆各自獨(dú)立地選自H和C1-C4的烷基，R₁₄選自C1-C4的亞烷基，M₁、M₂、M₃各自獨(dú)立地為Na或K；

在式(2)中，R₂₁和R₂₂各自獨(dú)立地選自C1-C4的烷基，X^-選自Cl^-、 Br^-和I^-；

在式(31)、式(32)中，R₃₁和R₃₂各自獨(dú)立地選自C1-C4的烷基， R₃₃選自H和C1-C4的烷基，t1、t2和t3各自獨(dú)立地為1-6的整數(shù)。

本發(fā)明第二方面提供一種制備抗鈣兩性離子聚合物的方法，該方法包括：