1.一種接枝淀粉增粘劑共聚締合物,所述共聚締合物含有結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B、結(jié)構(gòu)單元C和結(jié)構(gòu)單位D,所述結(jié)構(gòu)單元A為丙烯酰胺,所述結(jié)構(gòu)單元B為兩性離子單體甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽(DMAPS),所述結(jié)構(gòu)單元C為結(jié)構(gòu)單元B與陽離子聚胺的離子締合體,所述結(jié)構(gòu)單元D為淀粉,以所述共聚締合物的總量為基準(zhǔn),所述丙烯酰胺的含量為6-45重量%,優(yōu)選為10-40重量%;所述兩性離子單體甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽的總含量為5-35重量%,優(yōu)選為10-32重量%;所述陽離子聚胺的含量為2-30重量%,優(yōu)選為5-28重量%;所述淀粉的含量為5-35重量%,優(yōu)選為10-32重量%;所述共聚締合物在150℃老化16小時后的表觀粘度為40-70mPa·s。
2.按照權(quán)利要求1所述的共聚締合物,其特征在于:所述結(jié)構(gòu)單元C具有下式所示的結(jié)構(gòu): 式(III)
其中,虛線…表示離子締合作用,X-為無機(jī)陰離子;R、R9、R9’、R10、R10’各自為下述式(IV)所示的結(jié)構(gòu):式(IV),其中,R11為H、取代或未取代的C1-C5烷基,t為1-5的整數(shù),z為0-5的整數(shù);n、p各自為1-5的整數(shù);x為0-10的整數(shù),y為1-10的整數(shù);l、l’和l”的取值使得所述陽離子聚胺的運(yùn)動粘度為100-500mm2/s,陽離子度為0.5-2mmol/g。
3.按照權(quán)利要求2所述的共聚締合物,其特征在于:所述陽離子聚胺的運(yùn)動粘度為150-450mm2/s,陽離子度為0.5-1.5mmol/g。
4.按照權(quán)利要求1所述的共聚締合物,其特征在于:所述陽離子聚胺由式(V)所示的端胺與式(VI)所示的環(huán)醚和式(VII)所示的鹵代環(huán)氧烷通過縮合反應(yīng)得到
t、n、p為1-5的整數(shù);x為0-10的整數(shù),y為1-10的整數(shù);當(dāng)x為0時,式(V)表示端二胺,y優(yōu)選為1-7的整數(shù);當(dāng)x不等于0,且y=2時,式(V)表示多乙烯多胺,x為1-10的整數(shù)。
5.按照權(quán)利要求1所述的共聚締合物,其特征在于:所述陽離子聚胺通過下述方法制得:在攪拌條件及50-120℃下向端胺中滴加環(huán)醚,環(huán)醚和端胺的摩爾比為2-4:1,滴加結(jié)束后反應(yīng)1-4小時,然后升溫至80-150℃,攪拌條件下滴加鹵代環(huán)氧烷,鹵代環(huán)氧烷與端胺的摩爾比為0.2-0.7:1,滴加結(jié)束后反應(yīng)1-4小時,然后終止反應(yīng)。
6.按照權(quán)利要求5所述的共聚締合物,其特征在于:所述端胺為乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或多種。
7.按照權(quán)利要求5所述的共聚締合物,其特征在于:所述環(huán)醚為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、四氫呋喃中的一種或多種。
8.按照權(quán)利要求5所述的共聚締合物,其特征在于:所述鹵代環(huán)氧烷為環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷、環(huán)氧氯丁烷中的一種或多種。
9.按照權(quán)利要求1所述的共聚締合物,其特征在于:所述淀粉為綠豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉、麥類淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一種或幾種,優(yōu)選玉米淀粉或馬鈴薯淀粉。
10.如權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述鉆井液用增粘劑共聚締合物的制備方法,所述制備方法包括以下步驟:
(1)將無機(jī)鹽與水混合,配制2wt%~30wt%的無機(jī)鹽溶液;
(2)將陽離子聚胺與水混合配制成陽離子聚胺水溶液,所述陽離子聚胺水溶液的質(zhì)量濃度為0.5%~3%;
(3)稱取淀粉與部分步驟(1)配制的無機(jī)鹽溶液混合,在 60~80℃下攪拌20~50min,處理后得到糊化淀粉;
(4)向步驟(3)得到的糊化淀粉中通入N2,反應(yīng)15~60min后加入引發(fā)劑;
(5)稱取甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽和丙烯酰胺與步驟(1)中的剩余部分步驟(1)配制的無機(jī)鹽溶液混合,待完全溶解后加入到步驟(4)得到的糊化淀粉中,在50~70℃下反應(yīng)1~2h;其中,甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺和淀粉單體總質(zhì)量濃度為5%~20%,并且按照丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽、淀粉和陽離子聚胺的總量為基準(zhǔn),丙烯酰胺的用量為6-45重量%,優(yōu)選為10-40重量%;甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽的用量為5-35重量%,優(yōu)選為10-32重量%;淀粉用量為5-35重量%,優(yōu)選為10-32重量%;
(6)將步驟(2)配制的陽離子聚胺水溶液加入到步驟(5)得到的反應(yīng)產(chǎn)物中,混合均勻同時升溫至60~80℃,繼續(xù)反應(yīng)3~5h;其中,按照丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基- N, N-二甲基丙磺酸鹽、淀粉和陽離子聚胺的總量為基準(zhǔn),陽離子聚胺用量為2-30重量%,優(yōu)選為5-28重量%;
(7)將步驟(6)得到的反應(yīng)產(chǎn)物用丙酮溶液洗滌,洗滌后得到的固體沉淀物經(jīng)過干燥并粉碎后得到目的產(chǎn)品。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于:所述無機(jī)鹽為銨鹽、鈣鹽、鎂鹽、銅鹽、鋅鹽、鋁鹽、鋯鹽中的一種或多種。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的方法,其特征在于:所述無機(jī)鹽以溶液形式使用,且所述無機(jī)鹽為銨鹽時,所述無機(jī)鹽溶液濃度為10wt%~30wt%;所述無機(jī)鹽為鈣鹽、鎂鹽、銅鹽、鋅鹽時,所述無機(jī)鹽溶液濃度為5%~15%,優(yōu)選為10%~15%;所述無機(jī)鹽為鋁鹽時,所述無機(jī)鹽溶液濃度為2wt%~10wt%;所述無機(jī)鹽為鋯鹽時,所述的無機(jī)鹽溶液濃度為2wt%~5wt%。
13.按照權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于:所述引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種或多種,所述引發(fā)劑的用量為單體總量的0.3-0.7wt%。
14.按照權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于:所述陽離子聚胺具有下式(i)所示的結(jié)構(gòu):
式(i)
其中,X-為無機(jī)陰離子;R、R9、R9`、R10、R10`各自為下述式(IV)所示的結(jié)構(gòu)
式(IV),其中,R11為H、取代或未取代的C1-C5烷基,t為1-5的整數(shù),z為0-5的整數(shù);
n、p各自為1-5的整數(shù);x為0-10的整數(shù),y為1-10的整數(shù);l、l`和l``的取值使得所述陽離子聚胺的運(yùn)動粘度為100-500mm2/s,陽離子度為0.5-2mmol/g。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于:所述陽離子聚胺由式(V)所示的端胺與式(VI)所示的環(huán)醚和式(VII)所示的鹵代環(huán)氧烷通過縮合反應(yīng)得到
。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于:所述陽離子聚胺通過下述方法制得:在攪拌條件及50-120℃下向端胺中滴加環(huán)醚,環(huán)醚和端胺的摩爾比為2-4:1,滴加結(jié)束后反應(yīng)1-4小時,然后升溫至80-150℃,攪拌條件下滴加鹵代環(huán)氧烷,鹵代環(huán)氧烷與端胺的摩爾比為0.2-0.7:1,滴加結(jié)束后反應(yīng)1-4小時,然后終止反應(yīng)。
17.按照權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于:所述端胺為乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或多種。
18.按照權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于:所述環(huán)醚為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、四氫呋喃中的一種或多種。
19.按照權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于:所述鹵代環(huán)氧烷為環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷、環(huán)氧氯丁烷中的一種或多種。
20.按照權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于:所述的淀粉為綠豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉、麥類淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一種或幾種,優(yōu)選玉米淀粉或馬鈴薯淀粉。
21.按照權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于:步驟(5)中所用的無機(jī)鹽溶液為步驟(3)中無機(jī)鹽溶液總量的1/2~3/5。