[发明专利]一种高分子聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高分子聚合物及其制备方法和应用。所述高分子聚合物由单体A、B、C和D与石墨烯共聚而成，单体A为2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑丙磺酸，单体B、C和D各不相同，分别选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧异丁基磺酸、苯乙烯、甲基丙烯酰胺和N,N‑二甲基丙烯酰胺。本发明的石墨烯修饰的高分子聚合物作为钻井液用降滤失剂，抗温260℃、耐盐至饱和，可以改善泥饼质量，降低钻井液成本。

技术领域

本发明涉及油气钻探领域，具体涉及一种高分子聚合物及其制备方法。

背景技术

随着全球能源需求的不断增加及常规油气资源的枯竭，油气资源勘探开发领域逐渐由陆地向海洋深水、目的层由中浅层向深层、超深层拓展，深层将是石油工业未来最重要的发展领域之一。同时，地热资源等新能源的开发对缓解全球油气资源紧张及环保压力意义重大。深层油气及地热资源钻探过程均不同程度存在高温高压地层，有些深部地层则经常钻遇高压盐水层或需要钻穿大段盐膏层，如国内松辽盆地，地温梯度高达4.1℃/100m，井底温度最高可达260℃。此外，随着中国进军海外油气勘探开发市场，相当一部分海外油田区块深层钻井过程中也存在高温、高压和高矿化度的复杂地质情况，如英国北海谢尔瓦特地区、墨西哥湾与南海西部莺琼盆地并称世界三大高温高压地区。

研究表明，钻井液降滤失剂的用量在整个钻井液处理剂中占据第二位。由于钻井液在高温含盐极端环境下的滤失性能对深井、超深井钻井成功至关重要，因此，抗高温抗盐水基钻井液降滤失剂一直都是国内外深井、超深井钻井液方向的研究重点。目前，国内抗220℃以上的高温高密度高矿化度水基钻井液用降滤失剂、高温稳定剂、流型调节剂等关键处理剂缺乏，严重制约了深层、超深层油气及地热资源的勘探开发进程。

石墨烯极薄且韧性强，非渗透性强，具有能够阻止几乎所有气体和液体穿透的能力，且少量石墨烯就能显著提高聚合物的化学、热学和力学等性能，石墨烯/聚合物纳米复合材料是石墨烯最具广泛应用前景的领域之一。目前，各行业对于石墨烯及其复合材料的研究较多，但在钻井液中的应用性研究较少。中国发明专利《一种高性能水基钻井液配方》CN107573911A涉及了一种硼酸酯改性氧化石墨烯润滑降滤失剂，但其为采用抗温耐盐单体在石墨烯表面改性，导致该降滤失剂抗温耐盐性不强。

结合石墨烯具有超低渗透特性及增强聚合物刚性、抗温性、耐盐性等特点，研制抗温、耐盐性强的基于石墨烯修饰的钻井液降滤失剂，对高温高密度高矿化度水基钻井液体系的研发及深层、超深层油气及地热资源的有效勘探开发具有重要的意义，具有广阔的应用前景。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高分子聚合物及其制备方法。所述高分子聚合物可用于作为抗温耐盐聚合物降滤失剂，具有耐高温耐盐性能，耐盐至饱和，抗温高达260℃。

本发明第一方面提供一种高分子聚合物，其由单体A、B、C和D与石墨烯共聚而成，单体A为2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸，单体B、C和D各不相同，单体B、C和D分别选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧异丁基磺酸、苯乙烯、甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种。

根据本发明的一些实施方式，所述单体A为2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸，单体B为丙烯酰胺，单体C为甲基丙烯酸和单体D为二甲基二烯丙基氯化铵。

根据本发明的一些实施方式，所述单体A为2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸，单体B为丙烯酰氧异丁基磺酸，单体C为苯乙烯和单体D为二甲基二烯丙基氯化铵。

根据本发明的一些实施方式，所述单体A为2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸，单体B为丙烯酰氧异丁基磺酸，单体C为甲基丙烯酰胺和单体D为N,N-二甲基丙烯酰胺。

根据本发明的一些实施方式，所述单体的A、B、C和D的摩尔比为(1-7):(1-5):(1-5):(1-7)，优选摩尔比为(2-4):(1-4):(1-4):(1-4)。