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用。

背景技術：

1、降黏劑是鉆井過程中不可缺少的鉆井液處理劑，它對調節(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，而固控設備雖然能清除鉆井液中的部分大顆粒固相，但在調節(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，增強了鉆井液內顆粒間的摩擦，鉆井液粘度、切力明顯上升，流動性降低；同時在鉆井過程中，由于地層中的電解質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)場常用的降黏劑產品已經不能滿足鉆井需求。

3、國內外現(xiàn)有技術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問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術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)明人經過大量研究發(fā)現(xiàn)，通過富含多種極性基團的腐殖酸鹽、富含磺酸基的木質素磺酸鹽及富含酚羥基的原花青素進行適度交聯(lián)，能夠使交聯(lián)產物同時具備抗溫性、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d以及來自金屬鹽交聯(lián)劑的交聯(lián)點m；其中，所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c通過連接基團d和/或交聯(lián)點m連接，所述連接基團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)狀結構。

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、木質素磺酸鹽和原花青素通過醛類交聯(lián)劑進行第一交聯(lián)反應，得到中間產物；

6、2)將所述中間產物通過金屬鹽交聯(lián)劑進行第二交聯(lián)反應，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、通過上述技術方案，本發(fā)明所取得的有益技術效果如下：

10、1)本發(fā)明的共聚物以腐殖酸鹽、木質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，兼顧吸附和水化作用，可作為降黏劑的主體結構；木質素磺酸鹽富含磺酸基，可以使產物在鉆井液的膨潤土表面形成厚的水化層，從而拆散膨潤土網架結構，降低鉆井液粘度；原花青素富含酚羥基，賦予產物在膨潤土表面強吸附性，高溫下不易解吸附。將此三種原料有機結合后能夠使產物在高溫環(huán)境下同時具備優(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、富含磺酸基的木質素磺酸鹽與富含酚羥基的原花青素進行適度交聯(lián)，能夠使交聯(lián)產物同時具備抗溫性、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)劑實現(xiàn)腐殖酸鹽、木質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)狀結構，該結構具有更加牢固的分子骨架，可以進一步提高產物的抗溫性。

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180℃以上，降黏率達90％以上，生物毒性>190000mg/l，生物降解性bod5/codcr>0.20。

技術特征：

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d以及來自金屬鹽交聯(lián)劑的交聯(lián)點m；其中，所述分子鏈a、分子鏈b和分子鏈c通過連接基團d和/或交聯(lián)點m連接，所述連接基團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)狀結構。

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

5.根據(jù)權利要求1-4中任意一項所述的共聚物，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)權利要求1-5中任意一項所述的共聚物，其中，所述連接基團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)權利要求1-6中任意一項所述的共聚物，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)權利要求1-7中任意一項所述的共聚物，其中，所述金屬鹽交聯(lián)劑為過渡金屬的化合物，優(yōu)選選自鐵的低價化合物、錫的低價化合物、鋯的低價化合物和鈦的低價化合物中的一種或多種。

9.根據(jù)權利要求1-8中任意一項所述的共聚物，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)權利要求10所述的制備方法，其中，所述腐殖酸鹽、木質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)權利要求10或11所述的制備方法，其中，所述第一交聯(lián)反應的條件包括：ph為3-11，優(yōu)選為7-11；溫度為60-100℃，優(yōu)選為70-90℃；時間為1-4h，優(yōu)選為1.5-3h；

13.權利要求10-12中任意一項所述的制備方法制得的共聚物。

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

技術總結
本發(fā)明涉及鉆井液處理劑技術領域，具體涉及共聚物及其制備方法和應用。所述共聚物含有：來自腐殖酸鹽的分子鏈A、來自木質素磺酸鹽的分子鏈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D以及來自金屬鹽交聯(lián)劑的交聯(lián)點M；其中，所述分子鏈A、分子鏈B和分子鏈C通過連接基團D和/或交聯(lián)點M連接，所述連接基團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)狀結構。本發(fā)明的共聚物同時具備抗溫性、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。

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