本發(fā)明涉及鉆井液處理劑，具體涉及共聚物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、降黏劑是鉆井過程中不可缺少的鉆井液處理劑，它對調(diào)節(jié)鉆井液流變性起著非常重要的作用。在鉆井過程中由于固相顆粒的侵入和分散，易引起鉆井液體系的粘度和切力大幅增加，而固控設(shè)備雖然能清除鉆井液中的部分大顆粒固相，但在調(diào)節(jié)鉆井液流變性方面作用有限，因而現(xiàn)場操作中常采用加入降黏劑的方法改善鉆井液的流變性能。

2、隨著油氣勘探開發(fā)的深入，油氣勘探已向深部地層發(fā)展，井深逐漸增加，鉆遇地層條件日趨復(fù)雜。對于油氣井中的深井或高壓鉆探，所需的鉆井液需要滿足高密度的特性，由于大量固相加重劑的加入，增強(qiáng)了鉆井液內(nèi)顆粒間的摩擦，鉆井液粘度、切力明顯上升，流動性降低；同時(shí)在鉆井過程中，由于地層中的電解質(zhì)及鉆屑對鉆井液的污染，會引起鉆井液稠化，表現(xiàn)為粘度增高，切力增大，工藝上會出現(xiàn)泵壓升高或蹩壓，鉆具阻力增大，易發(fā)生事故。因此，大部分現(xiàn)場常用的降黏劑產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足鉆井需求。

3、國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)的鉆井液降黏劑主要分為改性天然高分子以及合成聚合物兩大類。其中，合成聚合物類降黏劑抗溫性優(yōu)異，但難降解，因而環(huán)保性不足；改性天然高分子降黏劑主要為在木質(zhì)素等天然高分子上接枝丙烯酰胺類聚合物，在追求更高抗溫性的同時(shí)也犧牲了部分環(huán)保性能。由此可見，目前的鉆井液降黏劑存在著環(huán)保性和耐溫性難以兼顧的矛盾。傳統(tǒng)改性木質(zhì)素、改性腐殖酸、改性單寧等改性天然大分子類降黏劑盡管環(huán)保性較好，但抗溫性不足，難以滿足高溫深井、超深井鉆探需要。而合成聚合物類降黏劑抗溫較高，但生物降解性差且成本高。

4、鑒于此，研發(fā)低成本、環(huán)保、適用于抗高溫高鹽的降黏劑是現(xiàn)階段面臨的亟須解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的水基鉆井液降黏劑無法兼顧抗溫性和環(huán)保性等問題，提供共聚物及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明的共聚物無毒、易降解，不會對環(huán)境造成危害，可用作水基鉆井液用抗高溫環(huán)保降黏劑，能夠在井底高溫環(huán)境下起到優(yōu)異的降黏作用。

2、本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，通過富含多種極性基團(tuán)的腐殖酸鹽、富含磺酸基的木質(zhì)素磺酸鹽及富含酚羥基的原花青素進(jìn)行適度交聯(lián)，能夠使交聯(lián)產(chǎn)物同時(shí)具備抗溫性、吸附性、分散性、環(huán)保性，特別適合用作鉆井液的抗高溫環(huán)保降黏劑。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種共聚物，所述共聚物含有：來自腐殖酸鹽的分子鏈a、來自木質(zhì)素磺酸鹽的分子鏈b、來自原花青素的分子鏈c、來自醛類交聯(lián)劑的連接基團(tuán)d以及來自金屬鹽交聯(lián)劑的交聯(lián)點(diǎn)m；其中，所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c通過連接基團(tuán)d和/或交聯(lián)點(diǎn)m連接，所述連接基團(tuán)d與所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c中各自含有的苯環(huán)上的碳原子相鍵連；所述交聯(lián)點(diǎn)m與所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c中各自含有的羥基或羰基上的氧原子通過配位鍵形成多元環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

4、本發(fā)明第二方面提供一種共聚物的制備方法，所述制備方法包括：

5、1)將腐殖酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和原花青素通過醛類交聯(lián)劑進(jìn)行第一交聯(lián)反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物；

6、2)將所述中間產(chǎn)物通過金屬鹽交聯(lián)劑進(jìn)行第二交聯(lián)反應(yīng)，得到所述共聚物。

7、本發(fā)明第三方面提供前述的制備方法制得的共聚物。

8、本發(fā)明第四方面提供前述的共聚物在水基鉆井液中的應(yīng)用；優(yōu)選地，所述共聚物作為鉆井液降黏劑。

9、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益技術(shù)效果如下：

10、1)本發(fā)明的共聚物以腐殖酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽與原花青素三種天然可降解材料作為原料，使其具有無毒、易降解性能和環(huán)境友好等特性。腐殖酸鹽富含羧基、酚羥基、羰基等多種活性基團(tuán)，兼顧吸附和水化作用，可作為降黏劑的主體結(jié)構(gòu)；木質(zhì)素磺酸鹽富含磺酸基，可以使產(chǎn)物在鉆井液的膨潤土表面形成厚的水化層，從而拆散膨潤土網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，降低鉆井液粘度；原花青素富含酚羥基，賦予產(chǎn)物在膨潤土表面強(qiáng)吸附性，高溫下不易解吸附。將此三種原料有機(jī)結(jié)合后能夠使產(chǎn)物在高溫環(huán)境下同時(shí)具備優(yōu)異的降黏性和吸附性。

11、2)本發(fā)明通過將富含酚羥基的腐殖酸鹽、富含磺酸基的木質(zhì)素磺酸鹽與富含酚羥基的原花青素進(jìn)行適度交聯(lián)，能夠使交聯(lián)產(chǎn)物同時(shí)具備抗溫性、吸附性、分散性、環(huán)保性，特別適合用作水基鉆井液的抗高溫環(huán)保降黏劑；通過醛類交聯(lián)劑以及金屬鹽交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)腐殖酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和原花青素分子間的多重交聯(lián)，從而形成多元環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有更加牢固的分子骨架，可以進(jìn)一步提高產(chǎn)物的抗溫性。

12、3)本發(fā)明的共聚物可用作水基鉆井液用降黏劑，在高溫下具有優(yōu)異的降黏性能，抗溫達(dá)180℃以上，降黏率達(dá)90％以上，生物毒性>190000mg/l，生物降解性bod5/codcr>0.20。

技術(shù)特征：

1.一種共聚物，其特征在于，所述共聚物含有：來自腐殖酸鹽的分子鏈a、來自木質(zhì)素磺酸鹽的分子鏈b、來自原花青素的分子鏈c、來自醛類交聯(lián)劑的連接基團(tuán)d以及來自金屬鹽交聯(lián)劑的交聯(lián)點(diǎn)m；其中，所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c通過連接基團(tuán)d和/或交聯(lián)點(diǎn)m連接，所述連接基團(tuán)d與所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c中各自含有的苯環(huán)上的碳原子相鍵連；所述交聯(lián)點(diǎn)m與所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c中各自含有的羥基或羰基上的氧原子通過配位鍵形成多元環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物，其中，所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c的重量比為1:0.25-1:0.3-1，優(yōu)選為1:0.5-1:0.4-1；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚物，其中，所述腐殖酸鹽選自腐殖酸鈉、腐殖酸鉀和腐殖酸鈣中的一種或多種；優(yōu)選為腐殖酸鈉和/或腐殖酸鉀；

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的共聚物，其中，所述木質(zhì)素磺酸鹽選自木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鉀和木質(zhì)素磺酸鈣中的一種或多種；優(yōu)選為木質(zhì)素磺酸鈉和/或木質(zhì)素磺酸鉀；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的共聚物，其中，所述原花青素選自葡萄、山楂、花生、銀杏、羅漢柏、崖柏、藍(lán)莓和黑豆中的一種或多種的花青素提取物，優(yōu)選為葡萄和/或山楂的花青素提取物；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的共聚物，其中，所述連接基團(tuán)d選自-ch2-、-ch2och2-、-ch(ch3)-、-ch(ch3)o(ch3)ch-、-ch2-ch2-中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的共聚物，其中，所述醛類交聯(lián)劑為能溶于水的低級醛，優(yōu)選選自甲醛、乙醛、乙二醛和戊二醛中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的共聚物，其中，所述金屬鹽交聯(lián)劑為過渡金屬的化合物，優(yōu)選選自鐵的低價(jià)化合物、錫的低價(jià)化合物、鋯的低價(jià)化合物和鈦的低價(jià)化合物中的一種或多種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的共聚物，其中，所述共聚物的重均分子量為5000-40000g/mol，優(yōu)選為10000-20000g/mol；

10.一種共聚物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，所述腐殖酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和原花青素的重量比為1:0.25-1:0.5-1，優(yōu)選為1:0.5-1:0.75-1；

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的制備方法，其中，所述第一交聯(lián)反應(yīng)的條件包括：ph為3-11，優(yōu)選為7-11；溫度為60-100℃，優(yōu)選為70-90℃；時(shí)間為1-4h，優(yōu)選為1.5-3h；

13.權(quán)利要求10-12中任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的共聚物。

14.權(quán)利要求1-9和13中任意一項(xiàng)所述的共聚物在水基鉆井液中的應(yīng)用；優(yōu)選地，所述共聚物作為鉆井液降黏劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及共聚物及其制備方法和應(yīng)用。所述共聚物含有：來自腐殖酸鹽的分子鏈A、來自木質(zhì)素磺酸鹽的分子鏈B、來自原花青素的分子鏈C、來自醛類交聯(lián)劑的連接基團(tuán)D以及來自金屬鹽交聯(lián)劑的交聯(lián)點(diǎn)M；其中，所述分子鏈A、分子鏈B和分子鏈C通過連接基團(tuán)D和/或交聯(lián)點(diǎn)M連接，所述連接基團(tuán)D與所述分子鏈A、分子鏈B和分子鏈C中各自含有的苯環(huán)上的碳原子相鍵連；所述交聯(lián)點(diǎn)M與所述分子鏈A、分子鏈B和分子鏈C中各自含有的羥基或羰基上的氧原子通過配位鍵形成多元環(huán)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的共聚物同時(shí)具備抗溫性、吸附性、分散性和環(huán)保性，可用作水基鉆井液的抗高溫環(huán)保降黏劑。

技術(shù)研發(fā)人員：錢曉琳,宣揚(yáng),王琳,李大奇,楊小華,金軍斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19