一种含膦酸基聚合物及其应用和含膦酸基聚合物钻井液降粘剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种含膦酸基聚合物及其应用和含膦酸基聚合物钻井液降粘剂。该含膦酸基聚合物含有式（1）所示的结构单元、式（2）所示的结构单元以及式（3）所示的结构单元和/或式（4）所示的结构单元；式（1）所示结构单元的摩尔数、式（2）所示结构单元的摩尔数与式（3）所示结构单元和式（4）所示结构单元的总摩尔数的比值为10-85:10-75:5-55。所述含膦酸聚合物在盐水钻井液和高密度钻井液中经高温老化后仍具有较优异的降粘效果。
【专利说明】一种含膦酸基聚合物及其应用和含膦酸基聚合物钻井液降
粘剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含膦酸基聚合物、该含膦酸基聚合物作为钻井液降粘剂的应用以及一种含膦酸基聚合物钻井液降粘剂。
【背景技术】
[0002]在深井、超深井钻井过程中，由于钻井液长时间处于高温的条件下，致使钻井液中粘土、钻屑等高温分散，会促使钻井液出现高温稠化，导致钻井液黏度升高，流变性变差。随着油气勘探开发向深部的发展，钻遇地层越来越复杂，对钻井液的要求更苛刻。为此，世界各国围绕超深井钻井的需要，在抗高温钻井液降粘剂方面开展了一系列的研究工作。这些研究主要集中在丙烯酸、乙烯基磺酸等合成聚合物及有机磷酸盐等方面，这些降粘剂具有很强的抗温性能。CN101928366A公开了一种钻井液降粘剂的制备方法，该方法包括以下步骤:将反应单体丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)按物质的量比为
0.5-10: 1的混合物溶解于清水中，将占单体用量0.5-5%的过硫酸铵溶解于清水中，将分别占单体用量0.3-5%的两种分子量调节剂溶解于清水中并加入反应釜升温至55-65°C，然后将反应单体溶液和过硫酸铵溶液一起加入反应爸中，然后将体系升温至85-95°C反应lh，得到单体含量为10-50%的降粘剂，反应结束后用氢氧化钠中和体系至pH值为7，经烘干、粉碎后，得到抗220°C以上高温的钻井液降粘剂。然而，由于含羧基和含磺酸的聚合物在盐水钻井液和高密度钻井液中降粘效果会变差，且有机磷酸盐类存在着维护周期短、适用范围窄等问题，不能满足使用的需要。因此，亟需开发一种在盐水钻井液和高密度钻井液中经高温老化后仍具有较好的降粘效果的钻井液降粘剂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有的钻井液降粘剂在盐水钻井液和高密度钻井液中经高温老化后降粘效果较差的缺陷，而提供一种在盐水钻井液和高密度钻井液中经高温老化后仍具有较好的降粘效果的含膦酸基聚合物、该含膦酸基聚合物作为钻井液降粘剂的应用以及一种含膦酸基聚合物钻井液降粘剂。
[0004]本发明提供了一种含膦酸基聚合物，其中，该含膦酸基聚合物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元以及式(3)所示的结构单元和/或式(4)所示的结构单元；式(1)所示结构单元的摩尔数、式(2)所示结构单元的摩尔数与式(3)所示结构单元和式
(4)所示结构单元的总摩尔数的比值为10-85:10-75:5-55；
[0005]
【权利要求】
1.一种含膦酸基聚合物，其特征在于，该含膦酸基聚合物含有式(I)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元以及式(3)所示的结构单元和/或式(4)所示的结构单元；式(1)所示结构单元的摩尔数、式(2)所示结构单元的摩尔数与式(3)所示结构单元和式(4)所示结构单元的总摩尔数的比值为10-85:10-75:5-55 ；
2.根据权利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(I)中，R1和R2SH,R3为
3.根据权利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(2)中，R4和R5SH,X为
4.根据权利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(3)中， R7为H, R8为H, M2为H ;或者， R7为H，R8为甲基，M2S H;或者， R7 为-C00H, R8 为 H，M2 为 H ;或者，
R7 为 H，R8 为-CH2COOH, M2 为 H。
5.根据权利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，式(4)中， &为11?8为!1，1?9和 Rltl 为键。
6.根据权利要求1所述的含膦酸基聚合物，其中，所述含膦酸基聚合物的数均分子量为 1500-8000。
7.一种含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，该含膦酸基聚合物钻井液降粘剂通过以下方法制得:在烯烃的溶液聚合反应条件下，将引发剂、单体混合物以及分子量调节剂在含水溶剂中混合均匀后进行聚合反应；所述单体混合物含有式(5)所示的单体A、式(6)所示的单体B以及式(7)所示的单体C和/或式(8)所示的单体D，且所述单体A的摩尔数、单体B的摩尔数与单体C和单体D的总摩尔数的比值为10-85:10-75:5-55 ；
8.根据权利要求7所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述单体A为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸。
9.根据权利要求7所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述单体B选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠和烯丙基磺酸钠中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述单体C选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和衣康酸中的一种或多种，所述单体D为马来酸酐。
11.根据权利要求7中所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，以所述单体混合物的总重量为基准，所述引发剂的用量为1-8重量％，所述分子量调节剂的用量为0.1-4重量％。
12.根据权利要求11所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述引发剂选自过硫酸铵和/或过硫酸钾；所述分子量调节剂为巯基乙酸和/或异丙醇。
13.根据权利要求7所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述含水溶剂为水。
14.根据权利要求13所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，将引发剂、单体混合物以及分子量调节剂在含水溶剂中混合均匀的方式为将单体混合物配成浓度为10-40重量％的单体混合物水溶液，将引发剂配成浓度为5-15重量％的引发剂水溶液，将分子量调节剂溶于水中并将温度升至50-80°C，然后加入所述引发剂水溶液和单体混合物水溶液，加入速度以使反应体系的温度不超过80°C为准。
15.根据权利要求14所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述聚合反应的条件使得到的含膦酸基聚合物的数均分子量为1500-8000。
16.根据权利要求15所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，所述聚合反应的条件包括反应温度为85-100°C，反应时间为1-10小时。
17.根据权利要求16所述的含膦酸基聚合物钻井液降粘剂，其中，该方法还包括在聚合反应结束后， 将反应产物的pH值调节至7.5-9，再将调节pH值后的产物烘干并粉碎。
18.权利要求1-6中任意一项所述的含膦酸基聚合物作为钻井液降粘剂的应用。
【文档编号】C09K8/035GK103665263SQ201310282648
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】王中华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院