CN111808224B - 共聚物及其制备方法和作为堵漏剂的应用以及油基钻井液及其应用 - Google Patents

共聚物及其制备方法和作为堵漏剂的应用以及油基钻井液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油工业的钻井领域，具体涉及一种共聚物及其制备方法和作为堵漏剂的应用以及油基钻井液及其应用，所述共聚物为含有结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E的共聚物，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元，结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；R1、R2和R3各自独立地为H或C1‑C10的烷基。本发明提供的共聚物作为堵漏剂可以高效解决井下油基钻井液漏失问题，可封堵不同尺寸大小的漏失孔隙和裂缝。

Description

共聚物及其制备方法和作为堵漏剂的应用以及油基钻井液及 其应用
技术领域
本发明涉及石油工业的钻井领域，具体地，涉及一种共聚物及其制备方法和作为堵漏剂的应用以及油基钻井液及其应用。
背景技术
在油气资源勘探与开发过程中，经常面临着地层井壁失稳垮塌、井漏等情况，导致钻井时间延长、钻井成本增加，甚至引起井眼报废，造成巨大经济损失。在水平井的钻探中，钻井液对井壁稳定、钻速等起着十分重要的作用，常规水基钻井液因抗温性、抑制性、润滑性等问题，在水平井中的应用常常受到限制，而油基钻井液因外相为油相不存在泥页岩水化膨胀问题，且油相本身具有良好的润滑性，对水平井段减小摩阻、托压方面有明显的优势，此外，油基钻井液还具有独特的抗高温性。
但油基钻井液也存在一些问题，如环保性问题、单井成本高、钻井废弃物处理问题，特别是针对新疆地区的泥浆不落地政策，要求更高。目前，油基钻井液就环保方面，经过低毒油相的引入已经可以满足环保要求的大多规定，且油基钻井液由于可以重复利用，且能大大提高钻速、减小钻井事故发生率、缩短钻井时间，因此平均钻井成本相比水基钻井液更低，具有更大的经济优势。废弃物固化入站回收处理也能尽可能小的污染环境。然而，油基钻井液在钻井过程中，最怕遇到的问题是漏失问题。由于油基钻井液配制成本高，钻井液的漏失导致大量的材料浪费，延长钻井周期，急剧增大钻井成本。此外，油基钻井液漏入地层后会干扰录井，误导油气资源的勘探，错过油气资源的发现，因此十分有必要解决油基钻井液的漏失问题。油基钻井液的漏失大多采取在油基钻井液中加入堵漏材料，通过架桥、堆积、充填等理论实现封堵，然而由于堵漏材料与漏失通道尺寸存在级配性问题，导致一次封堵成功率低，封堵效果不佳。而油溶性膨胀材料则可较好地解决级配性问题。油膨性封堵剂由于遇油膨胀，具有一定的弹性，可以轻松挤入漏层裂缝、孔隙，在漏层中，由于裂缝限制作用，储备大量的弹性能，从而增大与漏层内壁的压力和摩擦力，有效提高地层承压能力，提高一次封堵成功率。
因此，亟需开发出一种高效的封堵剂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法高效解决井下油基钻井液漏失问题，提供一种共聚物及其制备方法和作为堵漏剂的应用以及油基钻井液及其应用，将本发明提供的共聚物作为堵漏剂可以高效解决井下油基钻井液漏失问题，可封堵不同尺寸大小的漏失孔隙和裂缝。
本发明的发明人在研究过程中发现，目前，油基钻井液使用的封堵和稳定井壁材料：①几乎都采取沥青类物质，该物质的软化点如果低于地层温度呈类刚性状态，如果高于地层温度呈流体状态，难以封堵、且抗压能力有限；②国内外虽然也发展了其它封堵剂，但也几乎都是刚性材料，材料之间存在微小孔隙、毛细管吸力大、封堵效果难以保证，且主要是封堵微米级以及以上尺寸的孔缝，效果有待提高。
本发明的发明人在研究过程中进一步发现，导致井塌的另一原因是原始地层岩石表面都属于亲水表面(油基钻井液中的润湿剂可使其反转为亲油性)，因毛细管效应，对油相、水相都具有很强的吸附力，增大层理裂缝较发育的岩石层面的距离、破碎性岩石层面的距离，大幅减小井壁稳定性，甚至导致井塌。这是其他学者们未认识到的。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种共聚物，所述共聚物为含有结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E的共聚物，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；所述共聚物中结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；
Figure BDA0002589636710000031
其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
优选地，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C4的烷基。
优选地，R3为甲基。
本发明第二方面提供一种共聚物的制备方法，该方法包括如下步骤：
在引发剂、乳化剂和含水溶剂存在下，使单体A、单体B、单体C、单体D和单体E进行乳液聚合反应；所述单体A为具有式(6)所示结构的单体，所述单体B为具有式(7)所示结构的单体，所述单体C为具有式(8)所示结构的单体，所述单体D为具有式(9)所示结构的单体，所述单体E为具有式(10)所示结构的单体；其中，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E的用量使得制备得到的共聚物中，结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；
Figure BDA0002589636710000041
Figure BDA0002589636710000051
其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
本发明第三方面提供了由上述方法制得的共聚物。
本发明第四方面提供上述第一方面或者第三方面的共聚物在钻井液中作为堵漏剂的应用。
本发明第五方面提供上述第一方面或者第三方面的共聚物作为堵漏剂的油基钻井液。
本发明第六方面提供第五方面所述钻井液在油气钻井中的应用。
本发明提供的共聚物具有优异的亲水亲油性能，具有抗180℃高温的能力，能够在油气钻井中作为堵漏剂用，能够高效解决井下油基钻井液漏失问题，可封堵不同尺寸大小的漏失孔隙和裂缝。
本发明提供的共聚物应用时会吸附于油水界面处，但遇油会膨胀(达5.4倍)，并与岩石基面形成具有一定胶结作用的微纳米级弹性树脂颗粒，该颗粒在正压差作用下能够高效封堵孔缝、提高滤饼致密性、降低滤失量，从而避免井塌和井漏等情况。该共聚物能够有效封堵最大孔隙半径为50-100mD的砂盘漏层，承压8MPa以上，且配伍性好、抗污染能力强。本发明提供的共聚物制备方法简单，成本低。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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。
如前所述，本发明第一方面提供一种共聚物，所述共聚物为含有结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E的共聚物，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；所述共聚物中结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；
Figure BDA0002589636710000061
其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
根据本发明提供的共聚物，所述共聚物中结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E配合，可以很好地匹配地层孔隙或裂缝尺寸，完成封堵，防止井下油基钻井液漏失。
根据本发明，优选地，上述C1-C10的烷基例如可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
为了能够更好地发挥所述共聚物作为堵漏剂的作用，优选情况下，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C4的烷基。
更优选地，R1、R2各自独立地为H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
根据本发明的一种优选实施方式，R1为H或者甲基，R2为甲基、乙基或者正丁基，R2更优选为正丁基。
更优选地，R3为甲基。
根据本发明，优选地，所述共聚物中结构单元A的单元数为10-20，结构单元B的单元数为20-30，结构单元C的单元数为1-5，结构单元D的单元数为1-3，结构单元E的单元数为1-8。采用该种更优选的含量更有利于更好地发挥所述共聚物作为堵漏剂的作用。
如前所述，本发明第二方面提供一种共聚物的制备方法，该方法包括如下步骤：
在引发剂、乳化剂和含水溶剂存在下，使单体A、单体B、单体C、单体D和单体E进行乳液聚合反应；所述单体A为具有式(6)所示结构的单体，所述单体B为具有式(7)所示结构的单体，所述单体C为具有式(8)所示结构的单体，所述单体D为具有式(9)所示结构的单体，所述单体E为具有式(10)所示结构的单体；其中，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E的用量使得制备得到的共聚物中，结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；
Figure BDA0002589636710000081
Figure BDA0002589636710000091
其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
根据本发明，所述R1、R2和R3的可选范围与前述第一方面中的R1、R2和R3的可选范围相同，在此不再赘述。
优选情况下，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E的用量使得制备得到的共聚物中，结构单元A的单元数为10-20，结构单元B的单元数为20-30，结构单元C的单元数为1-5，结构单元D的单元数为1-3，结构单元E的单元数为1-8。
本发明对所述引发剂的可选范围较宽，只要能利于引发上述各单体聚合即可；优选地，所述引发剂包括偶氮类引发剂和/或过氧化物类引发剂，优选为偶氮类引发剂。采用本发明的优选方案，能够获得更优的封堵效果。
进一步优选地，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
进一步优选地，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
本发明对所述引发剂的用量可选范围较宽，优选地，相对于100重量份的单体A、单体B、单体C、单体D和单体E，所述引发剂的用量为0.1-1重量份，更优选为0.1-0.5重量份。采用本发明的优选方案，能够进一步促进各单体之间发生的聚合反应。
本发明对所述乳化剂的种类选择范围较宽，只要能够使得单体A、单体B、单体C、单体D和单体E发生乳液聚合反应即可。
在本发明的一种优选实施方式中，所述乳化剂包括第一乳化剂和第二乳化剂。优选地，所述第一乳化剂和第二乳化剂各自独立地选自司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的至少一种。
根据本发明，更优选地，所述第一乳化剂为司盘80，所述第二乳化剂为吐温80。
本发明中，对所述含水溶剂的组成没有限制，只要利于上述各单体的溶解以更好地发生聚合即可；所述含水溶剂可以是单独的水，也可以是混溶有一些不影响本发明的反应的溶剂(例如为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇等中的一种或多种)的水的混合物，当然优选为水。
为了能够更好地控制上述乳液聚合的进行，在本发明的一种优选实施方式中，该方法包括：先将单体A、单体B、单体C、单体D和单体E以及第一乳化剂混合，得到外相；将含水溶剂与第二乳化剂混合，得到内相；然后将所述外相、内相和引发剂混合，再在惰性气氛下，进行所述乳液聚合。
本发明对得到所述外相的方法没有特别的限定，优选地，该方法包括：先将单体A、单体B、单体C、单体D和单体E进行混合，再与第一乳化剂混合，得到外相；将含水溶剂与第二乳化剂混合，得到内相；然后将所述外相和内相混合，之后与引发剂混合，再在惰性气氛下，进行所述乳液聚合。
根据本发明，优选地，相对于100重量份的单体A、单体B、单体C、单体D和单体E，所述第一乳化剂的用量为0.1-1重量份，优选为0.1-0.5重量份。
优选地，相对于100重量份的含水溶剂，第二乳化剂的用量为2-6重量份，优选为3-5重量份。
本发明中，对上述混合的方式没有限制，可以采用现有的任何混合方法，优选在搅拌下进行；更优选地，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E以及第一乳化剂的混合在低速(搅拌速率优选为10-100rpm)搅拌下进行，优选进行10-15min；所述含水溶剂与第二乳化剂的混合在低速(搅拌速率优选为10-100rpm)搅拌下进行，优选进行10-15min；所述外相、内相和引发剂的混合在高速(优选搅拌速率为10000-15000rpm)搅拌下进行1-10min。
本发明中，对所述惰性气氛没有限制，例如可以为氮气、氦气、氖气和氩气中的至少一种。
本发明对所述乳液聚合反应的条件可选范围较宽，只要能将上述各单体进行聚合得到所述共聚物即可；优选地，所述乳液聚合反应的条件包括：温度为50-70℃，时间为5-12h。
本发明中，对所述乳液聚合反应的设备没有限制，只要能发生上述聚合得到所述共聚物即可；所述乳液聚合反应优选先在高速剪切乳化机中进行乳化，再引入反应器(例如可以为三口烧瓶)中在水浴条件下进行聚合。
根据本发明，为了能够保持引发剂等的活性，该方法还可以包括：使得所述乳液聚合在惰性气氛中进行，例如可以向体系中通入氮气、氦气、氖气、氩气等一种或多种并置换其中的气氛(该过程例如可以进行5-300min，主要是除氧)。
根据本发明提供的一种优选实施方式，所述共聚物的制备方法具体包括如下步骤：
常温下，先将单体A、单体B、单体C、单体D和单体E混合，再与第一乳化剂混合，得到外相；将含水溶剂与第二乳化剂混合，得到内相；将外相在高速剪切乳化机中剪切，且剪切过程中加入内相继续剪切，再加入引发剂继续剪切，得到乳液；然后在惰性气氛下，在水浴条件下，进行所述乳液聚合；
所述单体A为具有式(6)所示结构的单体，所述单体B为具有式(7)所示结构的单体，所述单体C为具有式(8)所示结构的单体，所述单体D为具有式(9)所示结构的单体，所述单体E为具有式(10)所示结构的单体；
其中，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E的用量使得制备得到的共聚物中，结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；
所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
如前所述，本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制得的共聚物。该共聚物可以为前述第一方面的共聚物中的一种，或多种共聚物的混合物，本发明对此不做限制。
如前所述，本发明第四方面提供前述第一方面和第三方面所述的共聚物在钻井液中作为堵漏剂的应用。
本发明提供的共聚物可以单独作为堵漏剂使用，也可以与其他现有的封堵剂复配使用，复配时配伍性好、抗污染能力强，例如可以与现有的仿生承压骨架剂、仿生刚柔封堵剂和仿生织网剂进行复配，形成强封堵高承压堵漏剂。
如前所述，本发明第五方面提供一种含有前述第一方面和第三方面所述的共聚物作为堵漏剂的油基钻井液。
本发明对该共聚物的含量并无特别的限定，可以根据地层情况进行适当地调整，优选地，所述油基钻井液中，相对于100重量份的基浆，所述共聚物的用量为0.5-5重量份，优选为1-3重量份。
根据本发明，除了基浆和上述的共聚物以外，所述油基钻井液还可以含有作为油基钻井液的其他现有的添加剂，例如，本发明的钻井液中还可以含有乳化剂、表面活性剂、有机土和氧化钙等中的至少一种，所述乳化剂与前述乳化剂相同，例如可以为司盘80；所述表面活性剂可以为十二烷基苯磺酸钠和/或十二烷基磺酸钠。该添加剂为的各种物质可以是市售品，也可以根据本领域现有的任何方法制得，这里不再赘述。
根据本发明，所述基浆包括油相以及任选地水相。所述油相可以由本领域常规采用的油相提供，例如可以为矿物油、柴油和合成基础油中的至少一种。所述水相可以为含盐水，例如为氯化钙盐水和/或氯化钠盐水，更优选为20-35重量％的氯化钙盐水和/或氯化钠盐水。
本发明对所述油相和水相的重量比没有特别的限定，优选地，所述油相与水相的重量比为1-10：1。
本发明第六方面提供第五方面所述钻井液在油气钻井中的应用。
本发明提供的共聚物具有优异的亲水亲油性能，具有抗180℃高温的能力，能够在油气钻井中作为堵漏剂用，能够高效解决井下油基钻井液漏失问题，可封堵不同尺寸大小的漏失孔隙和裂缝。本发明提供的共聚物应用时会吸附于油水界面处，但遇油会膨胀(达5.4倍)，并与岩石基面形成具有一定胶结作用的微纳米级弹性树脂颗粒，该颗粒在正压差作用下能够高效封堵孔缝、提高滤饼致密性、降低滤失量，从而避免井塌和井漏等情况。该共聚物能够有效封堵最大孔隙半径为50-100mD的砂盘漏层，承压8MPa以上。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所涉及的原料除另有说明外均为市售品；
其中，单体A为具有式(6)所示结构的单体；
单体B为具有式(7)所示结构的单体；
单体C为苯乙烯；
单体D为具有式(9)所示结构的单体，命名为丙烯酸-2-羟基丙酯；
单体E为丙烯腈；
第一乳化剂：司盘80(购自江阴市盛昌化学品有限公司，E-1300)；
第二乳化剂：吐温80(购自江阴市盛昌化学品有限公司，AEO-6)；
含水溶剂：去离子水；
引发剂：偶氮二异丁腈，过硫酸铵，过硫酸钾。
以下实施例中，所述常温是指25℃±5℃。
实施例1
本实施例用于说明本发明的共聚物及其制备方法和堵漏剂。
常温下，将各单体苯乙烯(单体C)、丙烯酸丁酯(单体A，R1为H，R2为-CH2CH2CH2CH3)、丙烯腈(单体E)、丙烯酸-2-羟基丙酯(单体D)、单体B(R3为甲基)按重量比4:4:1:0.5:0.5混合，加入用量为各单体总量的0.3wt％的司盘80，于50rpm下搅拌12min，得到外相。
常温下，取100g去离子水，加入用量为去离子水总量的4wt％的吐温80，于50rpm下搅拌12min，得到内相。
常温下，将外相倒入置于冰浴中的乳化器内，于12000rpm下高速剪切，剪切过程中倒入所述内相，剪切2min；然后加入用量为各单体总量的0.3wt％偶氮二异丁腈，剪切2min后，停止剪切，得到乳液。
将所述乳液倒入置于水浴锅中的聚合反应器内，然后将聚合反应器通氮气20min后，开启水浴锅，待水浴锅到达设定聚合温度60℃后，进行聚合反应12h，得到凝胶微球状的共聚物OSD-1。
所述共聚物OSD-1经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为H，R2为-CH2CH2CH2CH3)的单元数为15；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为25；式(3)所示的结构单元C的单元数为4；式(4)所示的结构单元D的单元数为3；式(5)所示的结构单元E的单元数为7。
实施例2
本实施例用于说明本发明的共聚物及其制备方法和堵漏剂。
按照实施例1的方法，不同的是，各单体苯乙烯(单体C)、丙烯酸丁酯(单体A，R1为H，R2为-CH2CH2CH2CH3)、丙烯腈(单体E)、丙烯酸-2-羟基丙酯(单体D)、单体B(R3为甲基)的重量比为4:3:2:0.5:0.5，得到凝胶微球状的共聚物OSD-2。
所述共聚物OSD-2经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为H，R2为CH2CH2CH2CH3)的单元数为12；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为22；式(3)所示的结构单元C的单元数为3；式(4)所示的结构单元D的单元数为2；式(5)所示的结构单元E的单元数为6。
实施例3
按照实施例1的方法进行，不同的是，各单体苯乙烯(单体C)、丙烯酸丁酯(单体A，R1为H，R2为-CH2CH2CH2CH3)、丙烯腈(单体E)、丙烯酸-2-羟基丙酯(单体D)、单体B(R3为甲基)的重量比为4:2:2:1:1，得到共聚物OSD-3。
所述共聚物OSD-3经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为H，R2为CH2CH2CH2CH3)的单元数为13；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为24；式(3)所示的结构单元C的单元数为4；式(4)所示的结构单元D的单元数为3；式(5)所示的结构单元E的单元数为8。
实施例4
按照实施例1的方法进行，不同的是，采用同质量的过硫酸铵代替所述偶氮二异丁腈，得到共聚物OSD-4。
所述共聚物OSD-4经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为H，R2为CH2CH2CH2CH3)的单元数为12；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为21；式(3)所示的结构单元C的单元数为2；式(4)所示的结构单元D的单元数为2；式(5)所示的结构单元E的单元数为4。
实施例5
按照实施例1的方法进行，不同的是，采用过硫酸钾代替所述偶氮二异丁腈，且过硫酸钾的加入量为各单体总量的0.5wt％，得到共聚物OSD-5。
所述共聚物OSD-5经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为H，R2为CH2CH2CH2CH3)的单元数为12；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为24；式(3)所示的结构单元C的单元数为3；式(4)所示的结构单元D的单元数为3；式(5)所示的结构单元E的单元数为5。
实施例6
按照实施例1的方法进行，不同的是，将单体A替换为丙烯酸甲酯(R1为H，R2为甲基)，得到共聚物OSD-6。
所述共聚物OSD-6经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为H，R2为甲基)的单元数为12；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为23；式(3)所示的结构单元C的单元数为1；式(4)所示的结构单元D的单元数为2；式(5)所示的结构单元E的单元数为3。
实施例7
按照实施例1的方法进行，不同的是，将单体A替换为2-甲基丙烯酸乙酯(R1为甲基，R2为乙基)，得到共聚物OSD-7。
所述共聚物OSD-7经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测，式(1)所示的结构单元A(R1为甲基，R2为乙基)的单元数为14；式(2)所示的结构单元B(R3为甲基)的单元数为1；式(3)所示的结构单元C的单元数为1；式(4)所示的结构单元D的单元数为3；式(5)所示的结构单元E的单元数为6。
钻井液实施例1
本实施例用于说明本发明的油基钻井液。
钻井液配方：100重量份的油水重量比为9:1的基浆(油相为5#白油(购自广东茂名石化公司)，水相为25重量％CaCl2盐水)、1重量份的封堵剂(共聚物OSD-1)，3重量份的司盘80，1重量份的十二烷基苯磺酸钠，1重量份的有机土(购自浙江丰虹新材料股份有限公司，牌号为FHD-150)，2重量份的CaO，从而得到钻井液Y1。
钻井液实施例2-7
按照钻井液实施例1的方法进行，不同的是，将上述共聚物OSD-1分别替换为等质量的上述实施例2-7制得的共聚物，得到钻井液Y2-Y7。
测试例1
分别对上述钻井液实施例1-7的钻井液的滤失性能进行测量，具体将所得的钻井液老化前以及在180℃下老化16h后降至室温后测量表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)、动切力(YP)、GEL凝胶强度(G10”/10’)、中压滤失量(FLAPI)、高温高压滤失量(FLHTHP)和破乳电压(ES)。测试结果如表1所示。
其中，表观粘度(AV)是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的，单位为mPa·s，
Figure BDA0002589636710000181
塑性粘度(PV)是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的，单位为mPa·s，PV＝θ600-θ300。
动切力(YP)是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的，YP＝0.511×(2×φ300-φ600)，单位为Pa。
GEL凝胶强度(G10”/10’)是根据范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的，单位为Pa/Pa。
中压滤失量(FLAPI)是采用中压滤失仪根据SY/T 5621-93标准中的方法进行测量的，单位为mL。
高温高压滤失量(FLHTHP)是采用高温高压滤失仪根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的，单位为mL。
破乳电压(ES)是由电稳定性仪根据石油化工行业标准SH/T0549-1994中规定的方法进行测量的，单位为V。
表1
Figure BDA0002589636710000191
由表1可以看出，基浆中加入本发明提供的共聚物封堵剂热滚后的高温高压滤失量明显降低，降滤失效果明显。此外，本发明提供的共聚物封堵剂加入油基钻井液基浆中经180℃老化后，表观粘度会有所增大，主要由于本发明提供的共聚物封堵剂为吸油材料，会减少油基钻井液基浆中部分外相，降低油水比，导致表观粘度上升。
测试例2
按照钻井液实施例1-7的配方配制钻井液Y-1至Y-7，不同的是，封堵剂的加入量为3重量份。
分别对基浆，以及上述钻井液的封堵性能进行测量，首先，分别取400mL上述钻井液，在180℃下老化16h，然后使用渗透性封堵仪测试180℃下基浆的漏失量(使用20μm孔喉砂盘模拟渗透性漏层)；测完后倒去基浆，保留滤饼，并在相同条件下测定滤饼的白油渗透率K0；然后在相同条件下，测量上述经老化后的钻井液的漏失量和滤饼渗透率Kf，以单位压差漏失量、滤饼厚度和封堵率来反映油基钻井液的封堵能力，其中，封堵率＝(K0-Kf)/K0×100％。测量结果见表2所示。
表2
Figure BDA0002589636710000201
从上表2可以看出，基浆中加入本发明的共聚物堵漏剂后，所得钻井液热滚后的滤饼封堵率明显提高，单位压差漏失量明显减少，滤饼厚度和渗透率大幅度降低，说明本发明的共聚物堵漏剂的加入形成了致密的滤饼，具有极好的封堵效果。
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 (29)

1.一种共聚物，所述共聚物为含有结构单元A、结构单元B、结构单元C、结构单元D和结构单元E的共聚物，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；所述共聚物中结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；
Figure FDA0003040063070000011
其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
2.根据权利要求1所述的共聚物，其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C4的烷基。
3.根据权利要求2所述的共聚物，其中，R3为甲基。
4.根据权利要求1所述的共聚物，其中，所述共聚物中结构单元A的单元数为10-20，结构单元B的单元数为20-30，结构单元C的单元数为1-5，结构单元D的单元数为1-3，结构单元E的单元数为1-8。
5.一种共聚物的制备方法，该方法包括如下步骤：
在引发剂、乳化剂和含水溶剂存在下，使单体A、单体B、单体C、单体D和单体E进行乳液聚合反应；所述单体A为具有式(6)所示结构的单体，所述单体B为具有式(7)所示结构的单体，所述单体C为具有式(8)所示结构的单体，所述单体D为具有式(9)所示结构的单体，所述单体E为具有式(10)所示结构的单体；其中，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E的用量使得制备得到的共聚物中，结构单元A的单元数为2-20，结构单元B的单元数为1-30，结构单元C的单元数为1-6，结构单元D的单元数为1-5，结构单元E的单元数为1-10；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，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为具有式(3)所示结构的结构单元，所述结构单元D为具有式(4)所示结构的结构单元，所述结构单元E为具有式(5)所示结构的结构单元；
Figure FDA0003040063070000021
Figure FDA0003040063070000031
其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C10的烷基。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，R1、R2和R3各自独立地为H或C1-C4的烷基。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，R3为甲基。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述单体A、单体B、单体C、单体D和单体E的用量使得制备得到的共聚物中，结构单元A的单元数为10-20，结构单元B的单元数为20-30，结构单元C的单元数为1-5，结构单元D的单元数为1-3，结构单元E的单元数为1-8。
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述引发剂包括偶氮类引发剂和/或过氧化物类引发剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述引发剂为偶氮类引发剂。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述过氧化物类引发剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的至少一种。
13.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，相对于100重量份的单体A、单体B、单体C、单体D和单体E，所述引发剂的用量为0.1-1重量份。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，相对于100重量份的单体A、单体B、单体C、单体D和单体E，所述引发剂的用量为0.1-0.5重量份。
15.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述乳化剂包括第一乳化剂和第二乳化剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一乳化剂和第二乳化剂各自独立地选自司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的至少一种。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一乳化剂为司盘80，所述第二乳化剂为吐温80。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，该方法包括：先将单体A、单体B、单体C、单体D和单体E以及第一乳化剂混合，得到外相；将含水溶剂与第二乳化剂混合，得到内相；然后将所述外相、内相和引发剂混合，再在惰性气氛下，进行所述乳液聚合。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，相对于100重量份的单体A、单体B、单体C、单体D和单体E，所述第一乳化剂的用量为0.1-1重量份。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，相对于100重量份的单体A、单体B、单体C、单体D和单体E，所述第一乳化剂的用量为0.1-0.5重量份。
21.根据权利要求15所述的方法，其中，相对于100重量份的含水溶剂，第二乳化剂的用量为2-6重量份。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，相对于100重量份的含水溶剂，第二乳化剂的用量为3-5重量份。
23.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述乳液聚合反应的条件包括：温度为50-70℃，时间为5-12h。
24.由权利要求5-23中任意一项所述的方法制得的共聚物。
25.权利要求1-4和24中任意一项所述的共聚物在钻井液中作为堵漏剂的应用。
26.一种含有权利要求1-4和24中任意一项所述的共聚物作为堵漏剂的油基钻井液。
27.根据权利要求26所述的油基钻井液，其中，所述油基钻井液中，相对于100重量份的基浆，所述共聚物的用量为0.5-5重量份。
28.根据权利要求27所述的油基钻井液，其中，所述油基钻井液中，相对于100重量份的基浆，所述共聚物的用量为1-3重量份。
29.权利要求26-28中任意一项所述的油基钻井液在油气钻井中的应用。
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