[发明专利]一种含膦酸基聚合物降粘剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含膦酸基聚合物降粘剂，包括式(I)所示的结构单元和式(II)所示的结构单元；其中，R₁和R₂各自独立地为H或C₁～C₅的直链或支链烷基，R₃为C₁～C₅的直链或支链亚烷基。本发明所述的有机膦酸聚合物中同时含有膦酸基团和磺酸基团，具有较强的抗盐和抗高价金属离子的能力，能够使所述含有机膦酸聚合物在淡水钻井液和氯化钙复合盐水钻井液中经高温老化后仍具有较良好的降粘效果；而且该聚合物水溶液经过抗盐能力评价和抗钙性能评价，具有较高的粘度保持率。说明该有机膦酸聚合物降粘剂具有良好的抗温降粘和较好的抗盐、抗钙性能。该聚合物降粘剂反应原料少，合成工艺简单。

技术领域

本发明涉及油田钻井液用处理剂技术领域，尤其是涉及一种含膦酸基聚合物降粘剂及其制备方法。

背景技术

在钻井过程中，降粘剂对于降低钻井液的粘度和切力、控制钻井液的流变性、提高钻井速度有着非常重要的作用。

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，存在黏土高温分散、有机高分子化合物高温降解、处理剂高温交联等影响，导致钻井液流变性变差。早期，人们普遍采用无机磷酸盐、单宁、铁络木质素磺酸盐FCLS等降粘剂产品。但这些产品存在抗温性不足，而且部分产品甚至含有对人体和环境有害成分，已被限制使用。上世纪90年代，为超深井钻井的需要，在抗高温钻井液降粘剂方面开展了一系列的研究工作，主要集中在丙烯酸、乙烯基磺酸等合成聚合物以及有机磷酸盐方面。

CN103665263B-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在钻井液中具有较好的高温降粘效果，但所涉及的有机膦酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸(AMPP)，文献报道该单体的合成工艺较为困难，合成反应总收率较低，大约60％，成本较高，难以工业化生产。所以，以这种膦酸单体为原料的降粘剂目前仅处于室内研究阶段，现场推广和应用受限。CN104312548B一种含磷抗高温钻井液降粘剂及其制备方法是由含羧基单体A、含磺酸基单体B、含磷化合物C和阳离子单体D按一定质量比，经自由基共聚而得到。原料中以无机磷酸盐作为聚合物的封端，引入的磷元素含量非常有限，限制了聚合物的抗盐钙能力的提升。

因此，提供一种合成原料广泛、工艺简单，并在高温条件下钙基膨润土基浆和氯化钙复合盐水基浆中具有良好的降粘效果，改善钻井液流变性能的降粘剂是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种含膦酸基聚合物降粘剂，本发明提供的降粘剂具有良好的降粘效果，能改善钻井液流变性能。

本发明提供了一种含膦酸基聚合物降粘剂，包括式(I)所示的结构单元和式(II)所示的结构单元；

其中，R₁和R₂各自独立地为H或C₁～C₅的直链或支链烷基，R₃为C₁～C₈的直链或支链亚烃基。M为氢或碱金属元素。

优选的，所述式(I)所示的结构单元和式(II)所示的结构单元的摩尔数的比值为20～65:35～80。

优选的，所述含膦酸基聚合物降粘剂具体为含有膦酸基团的结构单元和含有磺酸基团的结构单元的聚合物。

本发明提供了一种含膦酸基聚合物降粘剂的制备方法，包括如下步骤：

将异丙烯磷酸单体A与含磺酸基团的单体B在引发剂、分子量调节剂的存在下进行聚合反应得到；

含磺酸基团的单体B选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠(VSA)、苯乙烯磺酸钠或烯丙基磺酸钠中一种或几种。