[发明专利]温敏聚合物及其制备方法、钻井液流型调节剂组合物、钻井液流型调节剂及其制备方法

说明书

本发明涉及钻井液领域，具体涉及一种温敏聚合物及其制备方法、钻井液流型调节剂组合物、钻井液流型调节剂及其制备方法。该方法包括以下步骤：(A)进行第一聚合反应，制得聚季铵盐；(B)进行第二聚合反应，然后将该第二聚合反应所得固体物料浸渍于碱性水环境中，制得超支化聚苯并咪唑；(C)将步骤(A)所得聚季铵盐和步骤(B)所得超支化聚苯并咪唑进行第三聚合反应，得到所述温敏聚合物。本发明的温敏聚合物可以有效地降低温度变化对钻井液体系动切力的影响，有效保证钻井工作顺利进行。

技术领域

本发明涉及钻井液领域，具体涉及一种温敏聚合物及其制备方法、钻井液流型调节剂组合物、钻井液流型调节剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着海洋油气勘探开发比例不断增加，深海油气钻探开发在能源发展中显得越来越重要。然而，海洋深水钻井作业中，深水海底低温高压环境以及复杂的地质条件，给海洋深水钻井液技术带来了一系列技术难题，包括钻井液低温流变性控制困难，天然气水合物的生成引起的堵塞问题，复杂地层井壁失稳问题等。钻井液作为钻井过程中的重要组成部分，其性能直接关系到深水钻井质量、钻井成本和钻井周期。其中，钻井液的流变性对钻速、泵压、排量、岩屑的携带与悬浮、井壁的稳定、固井质量、施工效率及安全性等影响极大，直接关系到钻井的速度、质量和成本。目前，在深水钻井井筒温度范围内(4-65℃)，常规水基钻井液流变性变化大，尤其是在海底低温条件下，钻井液的粘度和切力剧增，甚至发生胶凝，造成当量循环密度增加，由于深水地层安全密度窗口窄，当量循环密度过高引起钻井液漏失，严重影响深水钻井作业的顺利进行，并大幅增加了钻井液成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的钻井液流变性变化大、难以调控，以及现在还没有专门用于钻井液的温敏聚合物的问题，提供一种温敏聚合物的制备方法、该温敏聚合物的制备方法制得的温敏聚合物、含有该温敏聚合物的钻井液流型调节剂组合物、一种含有所述温敏聚合物的钻井液流型调节剂，以及该钻井液流型调节剂的制备方法。本发明的温敏聚合物制得的钻井液流型调节剂与钻井液配伍性好，可以有效地降低温度变化对钻井液体系动切力的影响，有效保证钻井工作顺利进行，用以解决现有常规水基钻井液因其流变性在低温和高温条件下差异大而造成ECD值高、井漏和压力控制难等技术问题。

本发明的发明人发现了一种特定温敏聚合物，将其用在钻井液中可以有效地降低温度变化对钻井液体系动切力的影响。本发明的发明人经过大量研究发现了该温敏聚合物的最优制备方法，以及用于配制钻井液流型调节剂的最优配料和制备方法。

本发明第一方面提供一种制备温敏聚合物的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(A)将1,12-二溴十二烷、1,4-二甲基哌嗪、二甲基亚砜、N-甲基咪唑和N-甲基吗啉进行第一聚合反应，制得聚季铵盐；

(B)在惰性环境中，将间苯三羧酸、3,3’-二氨基联苯二胺和含有五氧化二磷的多聚磷酸进行第二聚合反应，然后将该第二聚合反应所得固体物料浸渍于碱性水环境中，制得超支化聚苯并咪唑；

(C)将步骤(A)所得聚季铵盐和步骤(B)所得超支化聚苯并咪唑与二胺化合物、无机碱、水和酰胺化合物进行第三聚合反应，将该第三聚合反应所得物料与醇化合物进行析出反应，得到所述温敏聚合物。

本发明第二方面提供本发明第一方面所述的方法制备得到的温敏聚合物。

本发明第三方面提供了一种钻井液流型调节剂组合物，其中，该钻井液流型调节剂组合物中含有本发明所述的温敏聚合物。

本发明第四方面提供了一种制备钻井液流型调节剂的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)将温敏聚合物和磺化苯乙烯类聚合物进行第一接触反应，所述温敏聚合物为本发明第一或第三方面所述的温敏聚合物，所述磺化苯乙烯类聚合物为磺化苯乙烯-马来酸酐共聚合物和/或磺化聚苯乙烯，以所述温敏聚合物的用量为100重量份计，所述磺化苯乙烯类聚合物的用量为5-30重量份；