CN104177517B - 一种用于井壁稳定的仿生聚合物及其制备方法和钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于井壁稳定的仿生聚合物及其制备方法和钻井液。该聚合物含有作为主链的羧甲基壳聚糖和接枝在主链上的源自多巴胺的基团。本发明的聚合物能够提高井壁泥页岩强度、封堵井壁泥页岩孔隙并降低钻井液滤失量，从而起到在钻井过程中稳定泥页岩地层井壁的作用。

Description

一种用于井壁稳定的仿生聚合物及其制备方法和钻井液
技术领域
本发明涉及一种用于井壁稳定的仿生聚合物及其制备方法和钻井液。
背景技术
随着国家对油气资源需求的不断扩大，复杂地层条件下的深井、超深井和页岩气井数量的不断增加，钻井液处理剂的性能必须能够满足更加严苛的要求。其中，井壁稳定性问题一直是钻井过程中难以得到彻底解决的一个世界性难题，井壁失稳所导致的井塌、缩径卡钻、钻头泥包等事故每年给石油工业造成大量的经济损失。
钻井过程中90%的井壁失稳发生在泥页岩地层，泥页岩中粘土因水化膨胀而导致泥页岩分散、剥落是导致井壁失稳的最根本的化学因素。随着当前页岩气开采已经成为国家的重要战略，如何确保泥页岩地层在钻井过程中保持稳定更加迫切地摆在了钻井液工作者面前。
在过去几十年的发展中，油基钻井液一直都是解决泥页岩水化膨胀问题的理想选择，然而随着当前环保法规的日益严格，油基钻井液的使用由于其对环境的严重损害而受到限制。因此，强页岩抑制性的水基钻井液重新成为了研究热点。
钻井液的抑制性强弱通常由其中的页岩抑制剂性能所决定，目前几乎所有的页岩抑制剂的抑制机理都是通过削弱粘土的水化膨胀程度而实现。
然而，现有普遍使用的抑制剂无法完全抑制粘土的水化膨胀。此外，钻井液通过页岩纳-微米级孔隙和微裂缝向地层深处传递压力也是导致井壁失稳的主要原因。但目前也并没有配套的钻井液封堵材料能够针对纳-微米级孔隙和微裂缝进行有效封堵。
因此，寻找一种能够有效稳定井壁的技术是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷而提供一种能够有效稳定井壁的聚合物以及含有该聚合物的钻井液。
海洋生物贻贝的足丝线能够在水环境下牢固的黏附在岩石表面，而足丝蛋白中包含的一种特殊的氨基酸衍生物——多巴胺被证明是贻贝足丝线具有强水下黏附性能的关键。当贻贝将足丝蛋白从体内分泌到海底岩石表面时，足丝蛋白通过多巴胺基团与海水中Fe3+离子发生交联固化反应，从而形成具有强黏附性和内聚力的足丝线，将贻贝粘附在岩石表面。受到贻贝蛋白强水下黏附性的启发，本发明的发明人发现，通过将多巴胺接枝到羧甲基壳聚糖上得到的仿生聚合物能够有效地稳定井壁。这可能是因为在钻井过程中，上述聚合物随钻井液与泥页岩井壁接触并吸附在泥页岩表面，并通过多巴胺基团与泥页岩表面Fe3+的络合作用，在井壁表面交联固化形成一层100μm-1mm厚度（随钻井液中聚合物浓度增加而增大）的具有较强黏附性的聚合物膜。该聚合物膜不仅能够有效阻止钻井液向地层的渗透，而且具有一定强度，能够部分抵消岩石所受的水化应力，从而起到封堵井壁泥页岩孔隙并提高泥页岩强度的作用。此外，这种带有大量支链的线性聚合物能够有效堵塞膨润土泥饼的毛细孔道，致使钻井液的滤失量极大降低。
第一方面，本发明提供了一种聚合物含有作为主链的羧甲基壳聚糖和接枝在主链上的源自多巴胺的基团。
优选地，该聚合物含有如式I所示的结构单元：
式I中，R1和R2各自独立地为氢或并且R1和R2不同时为氢；
R3为氢、碱金属、或者如式II所示的基团；
n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基，R5为如式II所示的基团。
优选地，该聚合物的重均分子量为50000g/mol-100000g/mol。
优选地，R4为碳原子数为2-10的亚烷基，优选为碳原子数为2-6的亚烷基。
优选地，该聚合物还含有如式III所示的结构单元：
优选地，式I所示的结构单元与式III所示的结构单元的摩尔比为1：0.05-0.15。
第二方面，本发明提供了含有如式I所示的结构单元的聚合物的制备方法，该方法包括：
（1）将含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸进行反应，制得含有如式VI所示结构单元的聚合物；
（2）将步骤（1）所制得的聚合物与多巴胺进行缩合反应，制得含有如式I所示的结构单元的聚合物，
式III和式VI中，R3’为氢或碱金属；
式VI中，R6和R7各自独立地为氢或并且R6和R7不同时为氢；n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基；
式I中，R1和R2各自独立地为氢或并且R1和R2不同时为氢；n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基，R5为源自多巴胺的基团；R3为氢、碱金属、或者源自多巴胺的基团。
优选地，在步骤（1）中，所述加成反应的条件包括：温度为50-90℃，优选为60-80℃；时间可以为1-10小时，优选为2-6小时；以含有式III所示的结构单元的聚合物的羟基计，含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸的摩尔比为1：0.1-1；优选为1：0.2-0.5；任选地在引发剂存在下进行，引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种以上。
优选地，所述不饱和羧酸的碳原子数为3-11，优选为3-7。
优选地，在步骤（2）中，所述缩合反应的条件包括：温度为10-50℃，优选为20-40℃；时间为2-48小时，优选为6-36小时；步骤（1）所制得的聚合物以羧基计与多巴胺以胺基计的摩尔比为1:1-5，优选为1:1.05-4；任选地在催化剂存在下进行，催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和/或N,N'-二异丙基碳二亚胺。
第三方面，本发明提供了一种钻井液，其中，该钻井液含有本发明所述的聚合物作为井壁强化剂。
优选地，以所述钻井液的重量为基准，所述聚合物的含量为1-7重量%，优选为3-5重量%。
优选地，该钻井液为水基钻井液。
优选地，所述水基钻井液为选自水、盐水钻井液、氯化钾-聚合醇钻井液、有机硅钻井液和阳离子钻井液中的一种或多种。
优选地，所述钻井液还含有添加剂，所述添加剂为选自降滤失剂、增粘剂、降粘剂、增重剂、包被剂和润滑剂中的一种或多种。
本发明的聚合物能够降低钻井液滤失量、封堵井壁泥页岩孔隙并提高井壁泥页岩强度，从而在钻井过程中稳定泥页岩地层井壁。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为显示了将页岩岩屑浸泡在3%的GBFS-1的水溶液中，然后分别在一天后和三天后观察页岩岩屑的形貌变化的照片。
图2为将泥页岩岩屑放入自来水中在滚子加热炉中于120℃下热滚16小时，取出干燥后页岩岩屑的形貌的扫描电镜图。
图3为将泥页岩岩屑放入3%的GBFS-1的水溶液中在滚子加热炉中于120℃下热滚16小时，取出后用少量清水冲洗表面并干燥后页岩岩屑的形貌的扫描电镜图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供的聚合物含有作为主链的羧甲基壳聚糖和接枝在主链上的源自多巴胺的基团。源自多巴胺的基团可以通过各种方式接枝到羧甲基壳聚糖上。
按照本发明的一种优选实施方式，本发明提供的聚合物含有如式I所示的结构单元：
式I中，R1和R2各自独立地为氢或并且R1和R2不同时为氢；
R3为氢、碱金属、或者源自多巴胺的基团（如式II所示）；
n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基，R5为源自多巴胺的基团（如式II所示）。
该聚合物的重均分子量可以为20000g/mol-150000g/mol，优选为50000g/mol-100000g/mol。
优选地，R4为碳原子数为2-10的亚烷基，更优选为碳原子数为2-6的亚烷基。R4的具体例子包括但不限于亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基。
本发明的聚合物还可以含有如式III所示的结构单元：
式III中，R3为氢或碱金属。所述碱金属优选为钠或钾。
式I所示的结构单元与式III所示的结构单元的摩尔比可以为1：0.05-0.15，优选为1：0.07-0.10。
式I所示的结构单元与式III所示的结构单元可以形成接枝共聚物。
本发明提供的聚合物可以通过包含以下步骤的方法制备：
（1）将含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸进行反应，制得含有如式VI所示结构单元的聚合物；
（2）将步骤（1）所制得的聚合物与多巴胺进行缩合反应，制得含有如式I所示的结构单元的聚合物，
式III和式VI中，R3’为氢或碱金属；
式VI中，R6和R7各自独立地为氢或并且R6和R7不同时为氢；n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基；
式I中，R1和R2各自独立地为氢或并且R1和R2不同时为氢；n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基，R5为源自多巴胺的基团；R3为氢、碱金属、或者源自多巴胺的基团。
在步骤（1）中，所述加成反应的条件可以包括：温度为50-90℃，优选为60-80℃；时间可以为1-10小时，优选为2-6小时；以含有式III所示的结构单元的聚合物的羟基计，含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸的摩尔比可以为1：0.1-1；优选为1：0.2-0.5；可以在引发剂存在下进行，引发剂可以为硝酸铈铵、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种以上。
所述含有式III所示的结构单元的聚合物为羧甲基壳聚糖。所述羧甲基壳聚糖优选以其水溶液的形式与不饱和羧酸混合接触。羧甲基壳聚糖水溶液可以通过将羧甲基壳聚糖（20000g/mol-150000g/mol））在搅拌下（搅拌速度可以为100-500转/分钟）溶解于水中而得到。水的用量只要满足将羧甲基壳聚糖完全溶解即可，优选地，羧甲基壳聚糖与水的重量比可以为1:20-50。
所述不饱和羧酸可以为碳原子数为3以上的不饱和一元羧酸，所述不饱和羧酸的碳原子数优选为3-11，更优选为3-7。所述不饱和羧酸的具体例子包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸。
在步骤（2）中，所述缩合反应的条件可以包括：温度为10-50℃，优选为20-40℃；时间可以为2-48小时，优选为6-36小时；步骤（1）所制得的聚合物（以羧基计）与多巴胺（以胺基计）的摩尔比可以为1:0.01-0.2，优选为1:0.02-0.1；可以在催化剂存在下进行，催化剂可以为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐或N,N'-二异丙基碳二亚胺。多巴胺可以以盐酸多巴胺的形式加入。
本发明提供的钻井液含有本发明的聚合物作为井壁强化剂。
本发明对所述聚合物的加入量没有特别地限定。尽管只要向所述钻井液中加入所述聚合物即可起到稳定井壁的作用，但是优选情况下，为了更好地实现本发明的发明目的，以所述钻井液的重量为基准，所述聚合物的含量为0.1-10重量%。进一步优选情况下，以所述钻井液的重量为基准，所述聚合物的含量为0.2-5重量%。
在本发明中，所述钻井液可以为本领域所熟知的各种钻井液，优选情况下，所述钻井液为水基钻井液。
在本发明中，所述水基钻井液是以水为主要基质并添加各种添加剂所组成的多相分散体系。所述水基钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种水基钻井液，例如所述水基钻井液可以为选自水、盐水钻井液、氯化钾-聚合醇钻井液、有机硅钻井液和阳离子钻井液中的一种或多种。其中，所述水可以为本领域技术人员所熟知的各种水，例如可以为淡水（自来水）、海水和盐水中的一种或多种；所述氯化钾-聚合醇钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种氯化钾-聚合醇钻井液，例如可以为氯化钾-聚乙二醇钻井液、氯化钾-聚丙二醇钻井液、氯化钾-乙二醇/丙二醇共聚物钻井液、氯化钾-聚丙三醇钻井液和氯化钾-聚乙烯乙二醇钻井液中的一种或多种；所述有机硅钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种有机硅钻井液，所述有机硅钻井液中的有机硅可以为选自甲基硅醇钠、甲基硅醇钾和有机硅腐植酸钾中的一种或多种。所述阳离子钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种阳离子钻井液，所述阳离子钻井液中的阳离子可以为选自2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和阳离子聚丙烯酰胺中的一种或多种。
在本发明中，为了获得更好的钻井效果，所述钻井液中还可以加入本领域技术人员所熟知的各种添加剂。例如所述添加剂可以为选自降滤失剂、增粘剂、降粘剂、增重剂、包被剂和润滑剂中的一种或多种。
在本发明中，所述添加剂的加入量没有特别地限定，所述添加剂的加入量可以为本领域技术人员根据所要达到的效果来选择的各种加入量，例如以所述钻井液的总重量为基准，所述降滤失剂的含量可以为0.2-3重量%，所述增粘剂的含量可以为0.2-1重量%，所述降粘剂的含量可以为0.2-1重量%，所述增重剂的含量可以为0.2-3重量%，所述包被剂的含量可以为0.2-1重量%，所述润滑剂的含量可以为0.1-2重量%。
所述添加剂的种类可以为本领域技术人员所熟知的各种添加剂，例如所述降滤失剂可以为预胶化淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂、水解聚丙烯腈铵盐和聚阴离子纤维素（天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物）中的一种或多种；所述增粘剂可以为黄原胶树胶、黄孢胶、羧甲基淀粉、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素（天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物）和合成增粘剂（部分水解聚丙烯酰胺）中的一种或多种；所述降粘剂可以为铁铬木质素磺酸盐、聚丙烯酸钠、甲基硅醇钠和磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或多种；所述增重剂可以为铁矿粉、碳酸钙粉、重晶石与赤铁矿的混合物和方铅矿粉中的一种或多种；所述包被剂可以为部分水解聚丙烯酰胺（液状或粉状）、阳离子聚丙烯酰胺和聚合氯化铝中的一种或多种；所述润滑剂为非离子表面活性剂、石墨和聚合醇中的一种或多种。
本发明提供的钻井液可以用于各种油气井，例如直井、定向井、大位移井、水平井等。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
需要说明的是，为了便于测定聚合物作为井壁稳定剂的效果，在本发明的实施例中，以淡水（自来水）模拟水基钻井液，并用自来水将聚合物配制成水溶液。
实施例1
该实施例用于制备本发明的聚合物。
1)将1000kg工业用水加入反应釜中，搅拌下（转速200转/分）加入羧甲基壳聚糖50kg，加料完毕后继续搅拌直至羧甲基壳聚糖全部溶解，基本没有絮状固体悬浮于溶液中。2)向羧甲基壳聚糖水溶液中加入丙烯酸50kg，搅拌5分钟，然后加入硝酸2kg，继续搅拌5分钟，直至羧甲基壳聚糖、丙烯酸和硝酸溶液混合均匀。然后加入硝酸铈铵4kg，搅拌直至硝酸铈铵充分溶解。然后将反应体系升温至70℃，釜内温度达到70℃后开始计时，反应4小时，反应完毕后将反应釜冷却至25℃。第一阶段产物应为淡黄色透明液体。
3)向冷却后的反应体系中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐5kg（将5kg1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐分为5份，每投入一份，搅拌15分钟，然而投入下一份，直至全部投入完毕）。然后室温搅拌10小时至16小时，直至碳二亚胺完全溶解，产物依然为淡黄色透明溶液。
4)向溶解了1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的体系中加入盐酸多巴胺5kg，室温搅拌下反应24小时直至最终反应产物GBFS-1生成，为有一定粘度的淡棕色透明液体。
实施例2
该实施例用于制备本发明的聚合物。
按照与实施例1相同的方法制得聚合物GBFS-2，羧甲基壳聚糖的用量为50千克，盐酸多巴胺的用量为5千克，不同的是，丙烯酸的用量为35千克。
实施例3
该实施例用于制备本发明的聚合物。
按照与实施例1相同的方法制得聚合物GBFS-3，羧甲基壳聚糖的用量为50千克，盐酸多巴胺的用量为5千克，不同的是，丙烯酸的用量为85千克。
实施例4
该实施例用于制备本发明的聚合物。
按照与实施例1相同的方法制得聚合物GBFS-4，羧甲基壳聚糖的用量为50千克，丙烯酸的用量为50千克，不同的是，盐酸多巴胺的用量为2.5千克。
实施例5
该实施例用于制备本发明的聚合物。
按照与实施例1相同的方法制得聚合物GBFS-5，羧甲基壳聚糖的用量为50千克，丙烯酸的用量为50千克，不同的是，盐酸多巴胺的用量为8千克。
对比例1
按照文献J.Wu,L.Zhang,Y.Wang,et al.Mussel-Inspired Chemistry forRobust and Surface-Modifiable Multilayer Films[J].Langmuir,2011,27(22):13684-13691.公开的方法，制得多巴胺改性的聚丙烯酸。
对比例2
按照文献B.P.Lee,J.L.Dalsin,P.B.Messersmith.Synthesis and Gelationof DOPA-Modified Poly(ethylene glycol)Hydrogels[J].Biomacromolecules,2002,3(5):1038-1047公开的方法，制得多巴胺改性的聚乙二醇。
测试例1
该测试例用于测定井壁强化效果。
将页岩岩屑浸泡在3%的GBFS-1的水溶液中，然后分别在一天后和三天后观察页岩岩屑的形貌变化，结果如图1所示。初始状态下，浸泡于GBFS-1淡棕色澄清溶液中的岩屑表面没有任何其他物质粘附。浸泡一天后，岩屑表面开始有淡黄色胶粘物形成，将相邻的小块岩屑一定程度胶粘在一起。此时，体相溶液依然澄清。三天之后，岩屑表面的淡黄色胶粘物覆盖的范围更广，胶粘也更加牢固，而此时离岩屑稍远的体相溶液依然保持澄清。
测试例2
该测试例用于测定井壁强化效果。
将泥页岩岩屑放入自来水中在滚子加热炉中于120℃下热滚16小时，取出干燥后观察页岩岩屑的形貌，其扫描电镜图片如图2所示。
将泥页岩岩屑放入3%的GBFS-1的水溶液中在滚子加热炉中于120℃下热滚16小时，取出后用少量清水冲洗表面并干燥，观察页岩岩屑的形貌变化，其扫描电镜图片如图3所示。
图2和图3的比较可见，3%的GBFS-1在泥页岩岩屑表面形成了一层致密的聚合物外壳，将岩屑孔隙基本封堵住。
测试例3
该测试例用于测定降滤失性。
请补充测定方法和结果。
GBFS-1至GBFS-5、盐酸多巴胺、聚丙烯酸多巴胺、聚乙二醇多巴胺。
分别将3%的GBFS-1至GBFS-5、盐酸多巴胺、多巴胺改性的聚丙烯酸、多巴胺改性的聚乙二醇加入4%浓度的膨润土基浆中，高速搅拌20min后在滚子加热炉中于120℃下老化16小时。取出冷却后通过青岛同春石油仪器有限公司的SD4型中压失水仪（或同类产品）测定API滤失量。
表1
样品 API滤失量/mL
4%膨润土浆 29
GBFS-1 11
GBFS-2 15
GBFS-3 8.5
GBFS-4 12
GBFS-5 15
盐酸多巴胺 276
多巴胺改性的聚丙烯酸 11
多巴胺改性的聚乙二醇 13
测试例4
该测试例用于测定搭接剪切强度。
分别用GBFS-1至GBFS-5、盐酸多巴胺、多巴胺改性的聚丙烯酸、多巴胺改性的聚乙二醇、聚醋酸乙烯酯、氰基丙烯酸乙酯、环氧树脂在干燥环境下和水环境下将两块泥页岩岩心片对接，测定胶粘强度，即两块岩心分开时的剪切强度。结果如表2所示。上述各种材料的涂覆量相同。
表2
测试例5
该测试例用于测定岩心强度。
取各项指标基本相同的八块泥页岩岩心，将其中六块分别放入自来水、3%GBFS-1水溶液、3%GBFS-2水溶液、3%GBFS-3水溶液、3%GBFS-4水溶液、3%GBFS-5水溶液、3%盐酸多巴胺水溶液、3%多巴胺改性的聚丙烯酸、3%多巴胺改性的聚乙二醇水溶液中，120℃热滚16小时。剩余一块岩心不作处理。
将热滚后的岩样取出后立即采用单轴强度破坏实验仪，进行岩心单轴破坏实验，评价井壁强化剂对岩心强度的影响，结果如表3所示。
表3
测试例6
该测试例用于测定热滚回收率。
分别将约30克的6目-10目的泥页岩岩屑置于300mL自来水、3%GBFS-1水溶液、3%GBFS-2水溶液、3%GBFS-3水溶液、3%GBFS-4水溶液、3%GBFS-5水溶液、3%盐酸多巴胺水溶液、3%多巴胺改性的聚丙烯酸水溶液、3%多巴胺改性的聚乙二醇水溶液中，于120℃下热滚16小时。取出后将剩余岩屑过40目筛网，将未通过筛网的岩屑于120℃下干燥至恒重，该重量与原始岩屑的重量比值即为热滚回收率。
结果如表4所示。
表4
样品 热滚回收率/%
自来水 43.09
GBFS-1 93.17
GBFS-2 85.78
GBFS-3 97.42
GBFS-4 90.33
GBFS-5 88.17
盐酸多巴胺 83.80
多巴胺改性的聚丙烯酸 81.59
多巴胺改性的聚乙二醇 65.48
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种聚合物，其特征在于，该聚合物含有作为主链的羧甲基壳聚糖和接枝在主链上的源自多巴胺的基团；该聚合物含有如式I所示的结构单元：
式I中，R1和R2各自独立地为氢或并且R1和R2不同时为氢；
R3为氢、碱金属、或者如式II所示的基团；
n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基，R5为如式II所示的基团
式II；
该聚合物的重均分子量为50000g/mol-100000g/mol。
2.根据权利要求1所述的聚合物，其中，R4为碳原子数为2-10的亚烷基。
3.根据权利要求2所述的聚合物，其中，R4为碳原子数为2-6的亚烷基。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚合物，其中，该聚合物还含有如式III所示的结构单元：
5.根据权利要求4所述的聚合物，其中，式I所示的结构单元与式III所示的结构单元的摩尔比为1：0.05-0.15。
6.含有如式I所示的结构单元的聚合物的制备方法，该方法包括：
(1)将含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸进行反应，制得含有如式VI所示结构单元的聚合物；
(2)将步骤(1)所制得的聚合物与多巴胺进行缩合反应，制得含有如式I所示的结构单元的聚合物，
式III和式VI中，R3’为氢或碱金属；
式VI中，R6和R7各自独立地为氢或并且R6和R7不同时为氢；n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基；
式I中，R1和R2各自独立地为氢或并且R1和R2不同时为氢；n为1以上的整数，R4为碳原子数为2以上的亚烷基，R5为源自多巴胺的基团；R3为氢、碱金属、或者源自多巴胺的基团。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述加成反应的条件包括：温度为50-90℃；时间为1-10小时；以含有式III所示的结构单元的聚合物的羟基计，含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸的摩尔比为1：0.1-1；任选地在引发剂存在下进行，引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或一种以上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述加成反应的条件包括：温度为60-80℃；时间为2-6小时。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，以含有式III所示的结构单元的聚合物的羟基计，含有式III所示的结构单元的聚合物与不饱和羧酸的摩尔比为0.2-0.5。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，其中，所述不饱和羧酸的碳原子数为3-11。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述不饱和羧酸的碳原子数为3-7。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述缩合反应的条件包括：温度为10-50℃；时间为2-48小时；步骤(1)所制得的聚合物以羧基计与多巴胺以胺基计的摩尔比为1:0.01-0.2；任选地在催化剂存在下进行，催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和/或N,N'-二异丙基碳二亚胺。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述缩合反应的条件包括：温度为20-40℃；时间为6-36小时。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，步骤(1)所制得的聚合物以羧基计与多巴胺以胺基计的摩尔比为1:0.02-0.1。
15.一种钻井液，其中，该钻井液含有权利要求1-5中任意一项所述的聚合物作为井壁强化剂。
16.根据权利要求15所述的钻井液，其中，以所述钻井液的重量为基准，所述聚合物的含量为1-7重量％。
17.根据权利要求16所述的钻井液，其中，以所述钻井液的重量为基准，所述聚合物的含量为3-5重量％。
18.根据权利要求15-17中任意一项所述的钻井液，其中，所述钻井液还含有添加剂，所述添加剂为选自降滤失剂、增粘剂、降粘剂、增重剂、包被剂和润滑剂中的一种或多种。
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