一種含膦酸基聚合物及其應(yīng)用和含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含膦酸基聚合物及其應(yīng)用和含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑。該含膦酸基聚合物含有式（1）所示的結(jié)構(gòu)單元、式（2）所示的結(jié)構(gòu)單元以及式（3）所示的結(jié)構(gòu)單元和/或式（4）所示的結(jié)構(gòu)單元；式（1）所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)、式（2）所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)與式（3）所示結(jié)構(gòu)單元和式（4）所示結(jié)構(gòu)單元的總摩爾數(shù)的比值為10-85:10-75:5-55。所述含膦酸聚合物在鹽水鉆井液和高密度鉆井液中經(jīng)高溫老化后仍具有較優(yōu)異的降粘效果。
【專利說明】一種含膦酸基聚合物及其應(yīng)用和含膦酸基聚合物鉆井液降
粘劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含膦酸基聚合物、該含膦酸基聚合物作為鉆井液降粘劑的應(yīng)用以及一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑。
【背景技術(shù)】
[0002]在深井、超深井鉆井過程中，由于鉆井液長時(shí)間處于高溫的條件下，致使鉆井液中粘土、鉆屑等高溫分散，會(huì)促使鉆井液出現(xiàn)高溫稠化，導(dǎo)致鉆井液黏度升高，流變性變差。隨著油氣勘探開發(fā)向深部的發(fā)展，鉆遇地層越來越復(fù)雜，對鉆井液的要求更苛刻。為此，世界各國圍繞超深井鉆井的需要，在抗高溫鉆井液降粘劑方面開展了一系列的研究工作。這些研究主要集中在丙烯酸、乙烯基磺酸等合成聚合物及有機(jī)磷酸鹽等方面，這些降粘劑具有很強(qiáng)的抗溫性能。CN101928366A公開了一種鉆井液降粘劑的制備方法，該方法包括以下步驟:將反應(yīng)單體丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)按物質(zhì)的量比為
0.5-10: 1的混合物溶解于清水中，將占單體用量0.5-5%的過硫酸銨溶解于清水中，將分別占單體用量0.3-5%的兩種分子量調(diào)節(jié)劑溶解于清水中并加入反應(yīng)釜升溫至55-65°C，然后將反應(yīng)單體溶液和過硫酸銨溶液一起加入反應(yīng)爸中，然后將體系升溫至85-95°C反應(yīng)lh，得到單體含量為10-50%的降粘劑，反應(yīng)結(jié)束后用氫氧化鈉中和體系至pH值為7，經(jīng)烘干、粉碎后，得到抗220°C以上高溫的鉆井液降粘劑。然而，由于含羧基和含磺酸的聚合物在鹽水鉆井液和高密度鉆井液中降粘效果會(huì)變差，且有機(jī)磷酸鹽類存在著維護(hù)周期短、適用范圍窄等問題，不能滿足使用的需要。因此，亟需開發(fā)一種在鹽水鉆井液和高密度鉆井液中經(jīng)高溫老化后仍具有較好的降粘效果的鉆井液降粘劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的鉆井液降粘劑在鹽水鉆井液和高密度鉆井液中經(jīng)高溫老化后降粘效果較差的缺陷，而提供一種在鹽水鉆井液和高密度鉆井液中經(jīng)高溫老化后仍具有較好的降粘效果的含膦酸基聚合物、該含膦酸基聚合物作為鉆井液降粘劑的應(yīng)用以及一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑。
[0004]本發(fā)明提供了一種含膦酸基聚合物，其中，該含膦酸基聚合物含有式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元以及式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元和/或式(4)所示的結(jié)構(gòu)單元；式(1)所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)、式(2)所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)與式(3)所示結(jié)構(gòu)單元和式
(4)所示結(jié)構(gòu)單元的總摩爾數(shù)的比值為10-85:10-75:5-55；
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種含膦酸基聚合物，其特征在于，該含膦酸基聚合物含有式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元、式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元以及式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元和/或式(4)所示的結(jié)構(gòu)單元；式(1)所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)、式(2)所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)與式(3)所示結(jié)構(gòu)單元和式(4)所示結(jié)構(gòu)單元的總摩爾數(shù)的比值為10-85:10-75:5-55 ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(I)中，R1和R2SH,R3為

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(2)中，R4和R5SH,X為

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(3)中， R7為H, R8為H, M2為H ;或者， R7為H，R8為甲基，M2S H;或者， R7 為-C00H, R8 為 H，M2 為 H ;或者，
R7 為 H，R8 為-CH2COOH, M2 為 H。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(4)中， &為11?8為!1，1?9和 Rltl 為鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，所述含膦酸基聚合物的數(shù)均分子量為 1500-8000。
7.一種含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，該含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑通過以下方法制得:在烯烴的溶液聚合反應(yīng)條件下，將引發(fā)劑、單體混合物以及分子量調(diào)節(jié)劑在含水溶劑中混合均勻后進(jìn)行聚合反應(yīng)；所述單體混合物含有式(5)所示的單體A、式(6)所示的單體B以及式(7)所示的單體C和/或式(8)所示的單體D，且所述單體A的摩爾數(shù)、單體B的摩爾數(shù)與單體C和單體D的總摩爾數(shù)的比值為10-85:10-75:5-55 ；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述單體A為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述單體B選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉和烯丙基磺酸鈉中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述單體C選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸和衣康酸中的一種或多種，所述單體D為馬來酸酐。
11.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，以所述單體混合物的總重量為基準(zhǔn)，所述引發(fā)劑的用量為1-8重量％，所述分子量調(diào)節(jié)劑的用量為0.1-4重量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述引發(fā)劑選自過硫酸銨和/或過硫酸鉀；所述分子量調(diào)節(jié)劑為巰基乙酸和/或異丙醇。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述含水溶劑為水。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，將引發(fā)劑、單體混合物以及分子量調(diào)節(jié)劑在含水溶劑中混合均勻的方式為將單體混合物配成濃度為10-40重量％的單體混合物水溶液，將引發(fā)劑配成濃度為5-15重量％的引發(fā)劑水溶液，將分子量調(diào)節(jié)劑溶于水中并將溫度升至50-80°C，然后加入所述引發(fā)劑水溶液和單體混合物水溶液，加入速度以使反應(yīng)體系的溫度不超過80°C為準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述聚合反應(yīng)的條件使得到的含膦酸基聚合物的數(shù)均分子量為1500-8000。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，所述聚合反應(yīng)的條件包括反應(yīng)溫度為85-100°C，反應(yīng)時(shí)間為1-10小時(shí)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的含膦酸基聚合物鉆井液降粘劑，其中，該方法還包括在聚合反應(yīng)結(jié)束后， 將反應(yīng)產(chǎn)物的pH值調(diào)節(jié)至7.5-9，再將調(diào)節(jié)pH值后的產(chǎn)物烘干并粉碎。
18.權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的含膦酸基聚合物作為鉆井液降粘劑的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK103665263SQ201310282648
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月20日
【發(fā)明者】王中華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院