CN111171232B - 抗钙两性离子聚合物及其制备方法和应用与含有所述聚合物作为分散剂的水基钻井液 - Google Patents

抗钙两性离子聚合物及其制备方法和应用与含有所述聚合物作为分散剂的水基钻井液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油气钻井技术领域，公开了一种抗钙两性离子聚合物及其制备方法和应用与含有所述聚合物作为分散剂的水基钻井液，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万‑60万，本发明提供的聚合物用于钻井液分散剂时，能够在高钙环境中实现良好的水化分散，起到良好的分散作用，提高钻井液的热稳定性。
Figure DDA0002531560560000011

Description

抗钙两性离子聚合物及其制备方法和应用与含有所述聚合物 作为分散剂的水基钻井液
技术领域
本发明涉及油气钻井技术领域，具体涉及一种聚合物、一种制备聚合物的方法及由该方法制备得到的聚合物、所述聚合物在钻井液中的应用和含有所述聚合物的钻井液。
背景技术
钻井液是钻井过程中使用的循环冲洗介质，被称为钻井的“血液”，具有悬浮和携带钻屑、防止井壁坍塌、保护油气储层、冷却和润滑钻具、传递泵功率、录取地质资料等多种功能，是影响钻井成功与否和钻井速度的重要因素。
目前对于水基钻井液而言，抗钙是其亟需解决的技术难题之一，长期以来一直未得到很好的解决。钙离子的“去水化”作用会压缩黏土等胶体的扩散双电层，造成钻井液过度絮凝、黏度与切力大幅增加、滤失量激增等问题，严重则导致水基钻井液无法正常使用。
为了应对水基钻井液的钙侵问题，研究者发现在水基钻井液里使用带有强水化基团的分散剂如磺化酚醛树脂、磺化丹宁等是有效的方法之一。但是该方法存在分散剂环保性能不佳，且在高浓度钙离子环境中易失效的缺陷。另外，聚合物类分散剂虽然具有良好的分散性能和环保性能，以及降滤失量的功能，但大多数聚合物在钻井液中电离后易被钙离子聚沉，导致溶解性变差，甚至失效，并且在高温条件下尤为严重。
因此，开发一种新的能够实现对高钙水基钻井液有效分散的分散剂具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术高钙水基钻井液中由于钙离子的“去水化”作用而存在的絮凝过度、滤失量大、分散性差的缺陷。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种抗钙两性离子聚合物，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，
所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式 (13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2) 所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32) 所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万-60万；
Figure GDA0002531560550000021
Figure GDA0002531560550000031
其中，
在式(11)、式(12)、式(13)中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基，R14选自C1-C4的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；
在式(2)中，R21和R22各自独立地选自C1-C4的烷基，X-选自Cl-、 Br-和I-；
在式(31)、式(32)中，R31和R32各自独立地选自C1-C4的烷基， R33选自H和C1-C4的烷基，t1、t2和t3各自独立地为1-6的整数。
本发明第二方面提供一种制备抗钙两性离子聚合物的方法，该方法包括：
在含水溶剂和保护气氛下，在助溶剂、链转移剂和引发剂存在下，将聚合组合物中的各组分进行聚合反应，所述聚合组合物中含有单体A’、单体B’和单体C’；
所述单体A’为选自具有式(I1)所示结构、式(I2)所示结构和式(I3) 所示结构的单体中的至少一种；所述单体B’为具有式(II)所示结构的单体；所述单体C’为选自具有式(III1)所示结构和式(III2)所示结构的单体中的至少一种；
所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’分别使得所述聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11) 所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合组合物的用量使得获得的聚合物的重均分子量为35万-60万；
Figure GDA0002531560550000041
Figure GDA0002531560550000051
其中，各基团的定义与本发明前文的定义对应相同。
本发明第三方面提供由上述第二方面所述的方法制备得到的聚合物。
本发明第四方面提供上述第一方面或第三方面所述的聚合物在水基钻井液中的应用。
本发明第五方面提供一种含有上述第一方面或第三方面所述的聚合物作为分散剂的水基钻井液。
本发明提供的聚合物，至少具有如下优点：
(1)本发明提供的聚合物用于水基钻井液分散剂时，与钙盐相容性好，能够在高钙环境中维持良好的水化分散，并能够优先吸附到膨润土上，削弱钙离子对膨润土的“去水化作用”，起到良好的分散作用，降低水基钻井液的滤失量，提高钻井液的稳定性；
(2)本发明提供的聚合物分子量较低，增黏效应不明显，从而能够大量使用以分散钻井液，应对水基钻井液高钙、超高钙的情况；
(3)本发明提供的制备方法能够得到高浓度的聚合物溶液，合成后能够直接被利用，不需要后处理，且使用时极易分散，能够增加钻井液的配制效率。
本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细描述。
附图说明
图1为实施例1制备得到的聚合物的红外光谱图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，所述C1-C4的烷基是指碳原子数为1-4的烷基；所述C1-C4 的亚烷基是指碳原子数为1-4的亚烷基。1-6的整数包括1、2、3、4、5和6， 1-5的整数包括1、2、3、4和5。
在本发明中，所述C1-C4的烷基可以包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。
在本发明中，所述亚烷基是指烷烃失去两个氢原子后的残基，所述两个氢原子可以为同一个碳原子上的两个氢原子，也可以不同碳原子上的两个氢原子，可以是直链的，也可以是支链的，例如，所述亚乙基可以是-CH2CH2- 或-CH(CH3)-。
在本发明中，所述C1-C4的亚烷基可以包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚仲丁基、亚异丁基、亚叔丁基。
在本发明中，所述C1-C3的亚烷基可以包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基。
如前所述，本发明第一方面提供了一种抗钙两性离子聚合物，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，
所述结构单元A为选自具有式(11)所示结构、式(12)所示结构和式 (13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2) 所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32) 所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合物的重均分子量为35万-60万；
Figure GDA0002531560550000071
Figure GDA0002531560550000081
其中，
在式(11)、式(12)、式(13)中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基，R14选自C1-C4的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；
在式(2)中，R21和R22各自独立地选自C1-C4的烷基，X-选自Cl-、 Br-和I-；
在式(31)、式(32)中，R31和R32各自独立地选自C1-C4的烷基， R33选自H和C1-C4的烷基，t1、t2和t3各自独立地为1-6的整数。
根据本发明一种优选的具体实施方式，在式(11)、式(12)、式(13) 中，R11、R12、R13、R15和R16各自独立地选自H、甲基、乙基、正丙基和异丙基，R14选自C1-C3的亚烷基，M1、M2、M3各自独立地为Na或K；
在式(2)中，R21和R22各自独立地选自甲基、乙基、正丙基和异丙基， X-为Cl-或Br-；
在式(31)、式(32)中，R31、R32和R33各自独立地选自甲基、乙基、正丙基和异丙基，t1、t2和t3各自独立地为1-5的整数。
根据本发明另一种更优选的具体实施方式，所述结构单元A为选自具有式(14)所示结构、式(15)所示结构和式(16)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(4)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(51)所示结构、式(52)所示结构和式(53)所示结构的结构单元中的至少一种；
Figure GDA0002531560550000091
优选地，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为 53.4-84.6重量％；所述结构单元B的含量为8.2-25.0重量％；所述结构单元C的含量为7.1-21.6重量％，由此，所述聚合物用于水基钻井液时，具有更优异的分散性能，得到的水基钻井液抗钙性能更好，稳定性更高。
为了用于水基钻井液时，获得抗钙性能更好的水基钻井液，优选地，所述聚合物的重均分子量为40万-60万。
如前所述，本发明第二方面提供了一种制备抗钙两性离子聚合物的方法，该方法包括：
在含水溶剂和保护气氛下，在助溶剂、链转移剂和引发剂存在下，将聚合组合物中的各组分进行聚合反应，所述聚合组合物中含有单体A’、单体B’和单体C’；
所述单体A’为选自具有式(I1)所示结构、式(I2)所示结构和式(I3) 所示结构的单体中的至少一种；所述单体B’为具有式(II)所示结构的单体；所述单体C’为选自具有式(III1)所示结构和式(III2)所示结构的单体中的至少一种；
所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’分别使得所述聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为选自具有式(11) 所示结构、式(12)所示结构和式(13)所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式(31)所示结构和式(32)所示结构的结构单元中的至少一种；所述聚合组合物的用量使得获得的聚合物的重均分子量为35万-60万；
Figure GDA0002531560550000101
Figure GDA0002531560550000111
Figure GDA0002531560550000121
其中，各基团的定义与上述定义对应相同。
在本发明第二方面所述的方法中，式(I1)所示结构的单体、式(I2) 所示结构的单体、式(I3)所示结构的单体、式(II)所示结构的单体、式 (III1)所示结构的单体、(III2)所示结构的单体；和式(11)所示结构的结构单元、式(12)所示结构的结构单元、式(13)所示结构的结构单元、式(2)所示结构的结构单元、式(31)所示结构的结构单元、式(32)所示结构的结构单元中的取代基的相关定义及物质种类与本发明前述取代基的相关定义及物质种类对应相同，本发明在此不再赘述，本领域技术人员不应理解为对本发明的技术方案的限制。
本发明中，所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’可以通过商购得到，也可以根据本发明提供的结构式结合有机合成领域内的公知方法合成得到。
在本发明中，需要说明的是，所述单体近似完全转化为所述聚合物中含有的相应的结构单元，所述单体的用量与所述聚合物中含有的相应的结构单元的含量可以相一致。
为了获得用于水基钻井液时具有更优异分散性能的聚合物，优选情况下，所述单体A’为选自具有式(I4)所示结构、式(I5)所示结构和式(I6)所示结构的单体中的至少一种；所述单体B’为具有式(IV)所示结构的单体；所述单体C’为选自具有式(V1)所示结构、式(V2)所示结构和式(V3) 所示结构的单体中的至少一种；
Figure GDA0002531560550000131
优选地，所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’的用量使得得到的聚合物中，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为53.4-84.6 重量％；所述结构单元B的含量为8.2-25.0重量％；所述结构单元C的含量为7.1-21.6重量％，由此，制备得到的所述聚合物用于水基钻井液时，具有更优异的分散性能，得到的水基钻井液抗钙性能更好，稳定性更高。
为了用于水基钻井液时，获得抗钙性能更好的水基钻井液，优选地，所述聚合组合物的用量使得获得的聚合物的重均分子量为40万-60万。
优选地，所述助溶剂选自可溶性盐中的至少一种，更优选地，所述助溶剂选自氯化铵、氯化钠和氯化钾中的至少一种。
优选地，所述链转移剂选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠和乙酸钾中的至少一种。
优选地，所述引发剂选自偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和氧化还原类引发剂中的至少一种；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种；所述过氧化物类引发剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种；所述氧化还原类引发剂选自过硫酸盐-亚硫酸盐、过硫酸盐- 硫脲、过硫酸盐-有机盐中的至少一种，更优选地，所述引发剂选自过硫酸钾和/或偶氮二异丁脒盐酸盐。
本发明中，以所述聚合组合物的总用量为基准，所述链转移剂的用量为 0.2-0.3重量％，所述引发剂的用量为0.3-0.5重量％。
本发明中，所述含水溶剂可以为纯的蒸馏水和/或去离子水，也可以为含有蒸馏水和/或去离子水的混合溶剂。
优选地，以所述含水溶剂的用量为基准，所述聚合组合物的用量为30-50 重量％。
优选地，以所述含水溶剂的用量为基准，所述助溶剂的用量为8-10重量％。
优选地，所述聚合反应的条件包括：温度为45-75℃，时间为7-10h。
本发明中，所述聚合反应在保护气氛下进行，所述保护气氛优选为氮气。
本发明中，根据一种优选的具体实施方式，所述聚合物的制备方法包括以下步骤：
(1)将单体A’、所述单体B’和所述单体C’加入到盛有蒸馏水的三口烧瓶中，搅拌至单体混合均匀，其中，以蒸馏水的用量为基准，单体的总用量为30-50重量％；
(2)向步骤(1)的水溶液中加入助溶剂、链转移剂和引发剂，搅拌均匀；
(3)添加完毕后将三口烧瓶密封并添加通氮气装置，向三口烧瓶中通入氮气，充分排除瓶内空气后，升温在45-75℃下进行聚合反应7-10h，反应完成后却至室温，得到含有聚合物的溶液。
本发明提供的制备方法能够得到高浓度的聚合物溶液，合成后可直接使用，不需要后处理，且使用时极易分散，能够增加钻井液的配制效率。
如前所述，本发明第三方面提供由上述第二方面所述的方法制备得到的聚合物。
如前所述，本发明第四方面提供上述第一方面或第三方面所述的聚合物在水基钻井液中的应用。
本发明中，优选地，所述应用为所述聚合物作为水基钻井液的分散剂使用。
在上述所述聚合物作为水基钻井液的分散剂的使用中，具体应用方法为本领域技术人员所熟知的技术，本发明在此不再赘述。
本发明所述的聚合物用于水基钻井液的分散剂时，能够削弱钙离子对膨润土的“去水化作用”，起到良好的分散作用，降低水基钻井液的滤失量，提高钻井液的稳定性；同时所述聚合物的增黏效应小，能够大量使用以应对水基钻井液的高钙情况，起到优异的分散作用。
如前所述，本发明第五方面提供一种含有上述第一方面或第三方面所述的聚合物作为分散剂的水基钻井液。
根据本发明一种优选的具体实施方式，所述水基钻井液中还含有膨润土、氯化钙、白沥青、重晶石和水。
优选地，在所述水基钻井液中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-2重量份，所述氯化钙的含量为10-15重量份，所述白沥青的含量为1-3重量份，所述重晶石的含量为150-180重量份，所述聚合物的含量为 2.5-3重量份。
本发明中，对所述水基钻井液的制备方法没有特别限制，可以采用本领域技术人员所熟知的制备方法，本发明在此不再赘述，并且本发明在后文中列举了一种具体的操作，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明中，在没有特别说明的情况下，室温是指25±5℃。
本发明中，在没有特别说明的情况下，涉及到用量时，所述聚合物的用量是以聚合物干料计的用量。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，所用原料均为市售品。
以下实例中，涉及到的性能的测试方法如下：
1、聚合物外观状态观测：在自然光条件下通过肉眼观测；
2、聚合物的结构测试：通过红外光谱测试进行表征得到；
3、聚合物分散性能评价：通过高钙膨润土基浆评价聚合物的分散性能，所述高钙膨润土基浆含有水、膨润土和氯化钙，所述高钙膨润土基浆的配方为：100重量份的水+4重量份的膨润土+4重量份的氯化钙，具体过程如下：
取300mL的高钙膨润土基浆，相对于100重量份的水，加入1.5重量份的聚合物，用搅拌机在3000r/min条件下高速搅拌10min，得到钻井液基浆。
3.1黏度测定：是通过青岛同春石油仪器公司ZNN-D6B型号的六速黏度计在室温下测试得到的，具体的：将所述钻井液基浆倒入到黏度测定杯中，在室温下，使用六速黏度计依次读取φ6、φ3。
3.2滤失量测定：是通过青岛同春石油仪器公司SD6型号的钻井液失水量测定仪测试得到的，具体的：将所述钻井液基浆倒入到滤失量测定杯中，添加密封圈并覆盖API滤纸，用滤网封闭后接入氮气，使用钻井液失水量测定仪在0.69MPa的压力下测量7.5min内所述钻井液基浆的滤出液的总体积，并乘以2得到所述钻井液基浆的API滤失量(FLAPI)。
4、水基钻井液性能评价
将以下实例得到的聚合物配制成水基钻井液，评价水基钻井液的性能，所述水基钻井液的配方为：100重量份水+1重量份膨润土+3重量份聚合物 +15重量份氯化钙+3重量份白沥青+150重量份重晶石。
所述水基钻井液的制备过程为：分别将膨润土、聚合物、氯化钙、白沥青、重晶石依次将加入到水中，每加入一种原料后使用高速搅拌机搅拌 5-10min至原料分散均匀，搅拌速度为10000-12000rpm，得到水基钻井液。
4.1黏度测定：使用六速黏度计测定水基钻井液的表观黏度(AV)、塑性黏度(PV)、动切力(YP)、φ6、φ3、初切、终切，具体方法如下：
将水基钻井液倒入到黏度测定杯中，在室温条件下，使用六速黏度计依次读取φ600、φ300、φ6、φ3。
AV按下式计算：
AV＝0.5×φ600
PV按下式计算：
PV＝φ600-φ300
YP按下式计算：
YP＝0.51×(2×φ300-φ600)
初切按以下方法计算：在600r/min的速率下搅拌10s，静置10s后读取φ3的最大读数，然后将最大读数除以2得到初切。
终切按以下方法计算：在600r/min的速率下搅拌10s，静置10min后读取φ3的最大读数，然后将最大读数除以2得到终切。
4.2抗温性能测定：使用滚子加热炉评价水基钻井液的抗温性，具体方法如下：
将黏度测试完毕后的钻井液放入滚子加热炉中在150℃下老化16h，老化后冷却至室温，按照3.1的方法测定老化后水基钻井液的AV、PV、YP、φ6、φ3、初切、终切。
4.3高温高压滤失量测定：是通过青岛同春石油仪器公司GGS42-2A型号的钻井液高温高压失水量测定仪测定水基钻井液的高温高压滤失量 (FLHTHP)，具体方法如下：
将老化后的水基钻井液加入到高温高压滤失量测定杯中，覆盖滤纸、滤网密封后接入0.7MPa的氮气回压，待仪器升温至150℃后加压至4.2MPa。保持测定杯中压力为3.5MPa不变，测试30min内水基钻井液的滤出液的总体积，乘以2后得到FLHTHP。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，每重量份表示5g。
实施例1
(1)将聚合物组合物(58.32g的单体A’、15.12g的单体B’和6.56g的单体C’的)加入到盛有200g蒸馏水的三口烧瓶中，在25℃下进行水浴加热，搅拌至单体混合均匀，所述单体A’为式(I4)所示结构的2-丙烯酰胺基-2- 甲基丙磺酸钠；所述单体B’为式(IV)所示结构的二烯丙基二甲基氯化铵；所述单体C’为式(V1)所示结构的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱；
(2)步骤(1)的水溶液加入20g的氯化钠、0.24g的甲酸钠和0.4g的过硫酸钾，搅拌均匀；
(3)添加完毕后，将三口烧瓶密封并添加通氮气装置向三口烧瓶中通入氮气，充分排除瓶内空气后，升温至70℃，恒温聚合8h，反应完成后冷却至室温，得到聚合物S1。
所述聚合物S1中，以所述聚合物S1的总重量为基准，所述结构单元A 的含量为72.9重量％；所述结构单元B的含量为18.9重量％；所述结构单元C的含量为8.2重量％，重均分子量为55万。
实施例2-3
采用与实施例1相似的方式制备聚合物，不同的是：所采用的单体A’的种类不同，其余均与实施例1相同，分别得到聚合物S2、S3，具体的：
实施例2：用相同质量的式(I5)所示结构的单体A’代替实施例1中单体A’，得到聚合物S2；
所述聚合物S2中，以所述聚合物S2的总重量为基准，所述结构单元A 的含量为72.9重量％；所述结构单元B的含量为18.9重量％；所述结构单元C的含量为8.2重量％，重均分子量为51万。
实施例3：用相同质量的式(I6)所示结构的单体A’代替实施例1中单体A’，得到聚合物S3；
所述聚合物S3中，以所述聚合物S3的总重量为基准，所述结构单元A 的含量为72.9重量％；所述结构单元B的含量为18.9重量％；所述结构单元C的含量为8.2重量％，重均分子量为48万。
实施例4-6
采用与实施例1相似的方式制备聚合物，不同的是：各单体的用量不同，其余均与实施例1相同，分别得到聚合物S4、S5、S6，具体的：
实施例4：式(I4)所示结构的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的用量为 67.68g、单体B’为式(IV)所示结构的二烯丙基二甲基氯化铵的用量为6.56g、单体C’为式(V1)所示结构的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱的用量为5.68g，得到聚合物S4；
所述聚合物S4中，以所述聚合物S4的总重量为基准，所述结构单元A 的含量为84.7重量％；所述结构单元B的含量为8.2重量％；所述结构单元 C的含量为7.1重量％，重均分子量为60万。
实施例5：式(I4)所示结构的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的用量为42.72g、单体B’为式(IV)所示结构的二烯丙基二甲基氯化铵的用量为20g、单体C’为式(V1)所示结构的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱的用量为17.28g，得到聚合物S5；
所述聚合物S5中，以所述聚合物S5的总重量为基准，所述结构单元A 的含量为53.4重量％；所述结构单元B的含量为25.0重量％；所述结构单元C的含量为21.6重量％，重均分子量为44万。
实施例6
式(I4)所示结构的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的用量为35.6g、单体B’为式(IV)所示结构的二烯丙基二甲基氯化铵的用量为24g、单体C’为式(V1)所示结构的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱的用量为20.4g，得到聚合物S6；
所述聚合物S6中，以所述聚合物S6的总重量为基准，所述结构单元A 的含量为44.5重量％；所述结构单元B的含量为30重量％；所述结构单元 C的含量为25.5重量％，重均分子量为39万。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的方法进行，不同的是，本对比例中不加入式(V1)所示结构的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱，即不加入实施例1中的单体C’，得到聚合物DS1；
所述聚合物DS1中，以所述聚合物DS1的总重量为基准，所述结构单元A的含量为79.4重量％；所述结构单元B的含量为20.6重量％，重均分子量为57万。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的方法进行，不同的是，本对比例中不加入式(I4)所示的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠，即不加入实施例1中的单体A’，得到聚合物DS2；
所述聚合物DS2中，以所述聚合物DS2的总重量为基准，所述结构单元B的含量为69.8重量％；所述结构单元C的含量为30.2重量％，重均分子量为31万。
测试例
1、结构测试
测试以上实例制备得到的聚合物的红外光谱，并且本发明示例性地提供了实施例1制备得到的聚合物S1的红外光谱图，如图1所示。
2、聚合物外观状态观测
记录以上实例得到的聚合物溶液的外观，具体观测结果见表1。
表1
实例 外观状态观测
实施例1 浅黄色液体
实施例2 浅黄色液体
实施例3 浅黄色液体
实施例4 浅黄色液体
实施例5 浅黄色液体
实施例6 浅黄色液体
对比例1 浅黄色液体
对比例2 无色液体
3、聚合物分散性能评价
按上述方法，将各实例得到的聚合物配制成钻井液基浆，测试各钻井液基浆的φ6、φ3和API滤失量(FLAPI)，具体结果见表2。
表2
Figure GDA0002531560550000211
Figure GDA0002531560550000221
4、水基钻井液性能评价
将以上实例制备得到聚合物配制成水基钻井液，分别记为L1、L2、L3、 L3、L5、L6、DL1、DL2，测试各水基钻井液的黏度、抗温性能和高温高压滤失量，具体结果见表3。
表3
Figure GDA0002531560550000222
其中，对于上述钻井液来讲，AV为表观黏度，AV越大表示体系黏度越高，同时反映聚合物的分子量越大；
PV为塑性黏度，PV越大表示钻井液内摩擦作用越强；
YP为动切力，YP越大表示钻井液流动时内部空间网架结构越强；
φ6、φ3、初切、终切越大表示钻井液静置时内部空间网架结构越强，反映钻井液的分散性越不好；
API滤失量和高温高压滤失量越大表示钻井液的滤失造壁性越差。
从上述结果能够看出，发明提供的聚合物用于水基钻井液分散剂时，与钙盐相容性好，能够在高钙环境中维持钻井液良好的水化分散，起到了良好的解絮凝和降滤失作用，得到的钻井液具有良好的热稳定性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种抗钙两性离子聚合物，其特征在于，该聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，
所述结构单元A为选自具有式（14）所示结构、式（15）所示结构和式（16）所示结构的结构单元中的至少一种；所述结构单元B为具有式（4）所示结构的结构单元；所述结构单元C为选自具有式（51）所示结构、式（52）所示结构和式（53）所示结构的结构单元中的至少一种；
Figure 419465DEST_PATH_IMAGE001
式（14），
Figure 366693DEST_PATH_IMAGE002
式（15），
Figure 541322DEST_PATH_IMAGE003
式（16）；
Figure 453652DEST_PATH_IMAGE004
式（4）；
Figure 713732DEST_PATH_IMAGE005
式（51），
Figure 464650DEST_PATH_IMAGE006
式（52），
Figure 493786DEST_PATH_IMAGE007
式（53）；
其中，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为53.4-84.6重量%；所述结构单元B的含量为8.2-25重量%；所述结构单元C的含量为7.1-21.6重量%；
所述聚合物的重均分子量为40万-60万。
2.一种制备抗钙两性离子聚合物的方法，其特征在于，该方法包括：
在含水溶剂和保护气氛下，在助溶剂、链转移剂和引发剂存在下，将聚合组合物中的各组分进行聚合反应，所述聚合组合物中含有单体A’、单体B’和单体C’；
所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’分别使得聚合物中含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述单体A’为选自具有式（I4）所示结构、式（I5）所示结构和式（I6）所示结构的单体中的至少一种；所述单体B’为具有式（IV）所示结构的单体；所述单体C’为选自具有式（V1）所示结构、式（V2）所示结构和式（V3）所示结构的单体中的至少一种；
Figure 671958DEST_PATH_IMAGE008
式（I4），
Figure 796165DEST_PATH_IMAGE009
式（I5），
Figure 209829DEST_PATH_IMAGE010
式（I6）；
Figure 234417DEST_PATH_IMAGE011
式（IV）；
Figure 708123DEST_PATH_IMAGE012
式（V1），
Figure 818162DEST_PATH_IMAGE013
式（V2），
Figure 645303DEST_PATH_IMAGE014
式（V3）；
所述单体A’、所述单体B’和所述单体C’的用量使得得到的聚合物中，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为53.4-84.6重量%；所述结构单元B的含量为8.2-25.0重量%；所述结构单元C的含量为7.1-21.6重量%；
所述聚合组合物的用量使得获得的聚合物的重均分子量为40万-60万。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述助溶剂选自可溶性盐中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述助溶剂选自氯化铵、氯化钠和氯化钾中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述链转移剂选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠和乙酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述引发剂选自偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和氧化还原类引发剂中的至少一种；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种；所述过氧化物类引发剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种；所述氧化还原类引发剂选自过硫酸盐-亚硫酸盐、过硫酸盐-硫脲、过硫酸盐-有机盐中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述聚合反应的条件包括：温度为45-75℃，时间为7-10h。
8.由权利要求2-7中任意一项所述的方法制备得到的聚合物。
9.权利要求1或8所述的聚合物在水基钻井液中的应用。
10.一种含有权利要求1或8所述的聚合物作为分散剂的水基钻井液。
11.根据权利要求10所述的钻井液，其中，所述水基钻井液中还含有膨润土、氯化钙、白沥青、重晶石和水。
12.根据权利要求11所述的钻井液，其中，在所述水基钻井液中，相对于100重量份的水，所述膨润土的含量为1-2重量份，所述氯化钙的含量为10-15重量份，所述白沥青的含量为1-3重量份，所述重晶石的含量为150-180重量份，所述聚合物的含量为2.5-3重量份。
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