CN1388141A - 复合金属两性离子聚合物和制备方法及用途 - Google Patents

复合金属两性离子聚合物和制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及复合金属两性离子聚合物及其聚合方法,它们作为钻井液和完井液用处理剂(增粘降滤失剂和非增粘降滤失剂)使用。复合金属两性离子聚合物是由多种阳离子、阴离子及非离子单体与复合金属氢氧化物按一定比例复配,采用汽化脱溶剂瞬间聚合方法制备的。本发明的复合金属两性离子聚合物在淡水、咸水(主要以Na+、Ca++及Mg++离子为主)、盐水及饱和盐水泥浆中,具有良好的降滤失性、抑制粘土水化分散性、流变性和抗污染抗温性。

Description

复合金属两性离子聚合物和制备方法及用途
发明的领域
本发明的复合金属两性离子聚合物是新型的钻井液和完井液用处理剂，更详细地说，本发明的复合金属两性离子聚合物可以用作钻井液和完井液中的增粘降滤失剂或非增粘降滤失剂。
背景技术
在石油钻探作业中，所应用的某些油田区块的井下情况极为复杂，如疏松易垮塌易漏失的沙砾岩、造浆严重的泥页岩、污染严重的盐膏层及同时存在的高温高压等。在上述复杂条件的钻井、完井作业中，九十年代初，两性离子聚合物和正电胶MMH曾经得到较广泛的应用，在应用中发现它们存在各自的不足。例如当钻遇强造浆地层时，正电胶MMH难以控制泥浆粘度。由于MMH抗污染能力较弱，在中等矿化度水质中，流变性就会变坏，原本低表观粘度、低塑性粘度及较高动塑比的优良流变性基本丧失，另外，MMH不具有控制泥浆滤失的能力，与其他常规处理剂配伍性差。另一方面，两性离子聚合物抗温、抗污染、降滤失及增粘能力均较好，但在淡水浆中的动塑比不及MMH高，配浆后泥浆静结构力强，泥浆泵启动压力高。
发明的内容
为了克服上述缺点，本发明人经过深入研究，分析了上述两种处理剂分子结构和在泥浆中的作用机理，重新进行分子设计，提出采用有机阳离子和复合金属两性离子与阴离子、非离子共聚的技术思路，从而完成了本发明。
本发明的目的是提供一种复合金属两性离子聚合物，该复合金属两性离子聚合物除具有两性离子聚合物和正电胶的双重特点，同时其配伍性好。双重特点的获得是由于复合金属两性离子聚合物分子链节中同时存在阳离子、阴离子基团和复合金属离子。
本发明的另一目的是提供上述复合金属两性离子聚合物的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述复合金属两性离子聚合物作为增粘降滤失剂或非增粘降滤失剂的用途。
本发明的复合金属两性离子聚合物是由多种阳离子、阴离子及非离子单体和复合金属氢氧化物，采用汽化脱溶剂瞬间聚合方法制备的。本发明的复合金属两性离子聚合物是(I)阳离子单体，(II)阴离子单体和(III)非离子单体的共聚物，其特征是采用汽化脱溶剂瞬间聚合方法制备，在聚合过程中加入复合金属氢氧化物，其中聚合单体具有如下的化学表达式：
(I)阳离子单体：
I-1：
Figure A0210424300081
      式中：R1：H或C1～C7的烷基或苯基
           R2、R3：H或C1～C3的烷基
           A：F、Cl、Br、I、BF4或PF6
             P、q：1～3的正整数(II)阴离子单体：
  II-1：        CH2＝CH-R4
式中：
      R4：COOH、COOM或(CH2)rSO3M
(M为碱金属、碱土金属或铵；r为1～16的正整数)
式中：
      R5、R6：H或C1～C3的烷基
           M：碱金属、碱土金属或铵(III)非离子单体：
式中：R7：NH2
     R8：H或CH3
Figure A0210424300092
式中：
     R9：C≡N或苯基
      R10：H或CH3
在复合金属两性离子聚合物中，(I)阳离子单体I-1和/或I-2、(II)阴离子单体II-1和/或II-2和(III)非离子单体III-1和/或III-2的摩尔比的比例范围如下：
            (I)∶(II)∶(III)＝5-30∶5-60∶5-70
优选其中(I)阳离子单体I-1和/或I-2、(II)阴离子单体II-1和/或II-2和(III)非离子单体III-1和/或III-2的摩尔比的比例范围如下：
              (I)∶(II)∶(III)＝7.5-20∶5-40∶5-50
复合金属两性离子聚合物的分子量以表观粘度AV表征，(用Fann35粘度计，于25℃测试聚合物1％水溶液的表观粘度)，其控制范围为：5～60mPa·s。优选为：15～35mPa·s。其中使用的复合金属氢氧化物具有如下的化学表达式：
      D(OH)(a+1)·T(OH)(a+3)
式中：D：Li、Mg、Zn、Cu、Be或Ba
      T：Al、Fe、Ti、Ni或Co
      a：0或1
复合氢氧化物与单体重量总和之比为5/95-30/70。
本发明的聚合方法采用汽化脱溶剂瞬间聚合方法制备。聚合反应在水中进行，聚合液有效重量百分浓度(即包含全部单体、复合金属氢氧化物为溶质的重量百分浓度)为50％～90％。由于反应体系为酸性，需用碱金属或碱土金属氢氧化物或氨水中和，控制pH值5～7，再以氧化还原引发体系常温引发聚合。聚合完成时间为1～10分钟，聚合产物为多孔状弹性固体(含水量10～25％)，经100～110℃干燥，粉碎，既得成品。
本发明的聚合方法采用氧化还原引发体系，如碱金属或铵的过硫酸盐及双氧水和亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、及硫代硫酸盐组成的体系。在氧化还原引发体系中，氧化剂与还原剂的重量比为1/0.5～0.5/1。引发剂的加量占单体总重量的0.01～5％。
本发明使用的聚合物单体均可以在市场上买到或者按照本领域公知的方法制备。
本发明的复合金属氢氧化物可以采用含水的复合金属氢氧化物凝胶或进行部分脱水(含水≥50％)后在共聚合时直接使用。本发明的复合金属氢氧化物还可以采用以下两种方式制备。其一：复合金属的氯化物在水介质中与氨水或氢氧化钠反应，得到相应的复合金属氢氧化物粗品，经洗涤、过滤、脱水、干燥及研磨后，得到所需产物，复合金属氯化物与氨水或氢氧化钠的反应以等当量比进行。其二：采用两种或两种以上的一定细度(细度范围60-300目)的复合金属氢氧化物，以恰当比例在混料机中混合均匀，在共聚合时直接使用。不同复合金属氢氧化物重量混合比例范围如下：
    T(OH)(a+3)/D(OH)(a+1)＝4.0～8.0/6.0～2.0
    a：0或1
本发明的复合金属两性离子聚合物除具有两性离子聚合物的特点：强包被性、抑制泥页岩及钻屑分散造浆性、防塌稳定井壁、保持钻井液优良的低滤失性和流变性、较强的抗高温高压抗污染能力、提高机械钻速、携带及悬浮岩屑和清洁井眼及保护油气层等，还具有正电胶的特点：钻井液的低表观粘度、低塑性粘度及较高动塑比。同时处理剂配伍性好。
本发明的复合金属两性离子聚合物具有较强的抗温和抗污染能力，可在常温至150℃井下循环温度中使用。在淡水、咸水(主要以Na+、Ca++及Mg++离子为主)、盐水及饱和盐水中保持优良的降滤失能力。
本发明的复合金属两性离子聚合物可在油田直井、斜井、水平井、深井、深探井及深井小井眼中得到广泛地应用。
实施例
实施例1：
将71.5Kg粉状氢氧化铝、40.0kg粉状氢氧化镁、5.0kg粉状氢氧化锂及3.0kg粉状氢氧化铍在混料器中混合均匀，待用。
在常温条件下依次向反应釜中加入250kg去离子水、350kg丙烯酰胺、180kg丙烯酸、50kg丙烯腈、150kg N，N-二甲基-N-苄基烯丙基氯化铵，充分搅拌均匀。以45kg氢氧化钙和65kg氢氧化钾中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，保持体系温度不高于30℃。然后加入先期制备的复合金属氢氧化物。将反应釜中的物料充分搅拌均匀，加14.6kg过硫酸铵水溶液(10％)和14.6kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎，其1％水溶液粘度为26.0mPa.S。
实施例2：
将0.60mol氯化铝(AlCl3 66.7kg)、0.30mol氯化镁(MgCl2·6H2O61.0kg)、0.06mol三氯化铁(FeCl3 9.7kg)及0.04mol氯化镍(NiCl2·6H2O 9.5kg)溶于600kg水中，在搅拌条件下滴加40％氢氧化钠水溶液266.3kg，搅拌30分钟。将含有大量复合金属氢氧化物凝胶的溶液在真空条件下抽滤，再以750kg水分三次洗涤和抽滤凝胶滤饼，凝胶滤饼含水87％。待用。
在常温条件下依次向反应釜中加入100kg去离子水、290kg丙烯酰胺、190kg丙烯酸、55kg丙烯腈、150kg N，N，N-三甲基-N-丙烯酸丁酯基氯化铵，50kg丙烯磺酸钠充分搅拌均匀。以54kg氢氧化钙和45kg氢氧化钠中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，必须保持体系温度不高于30℃。然后加入先期制备的515kg(折纯后为60kg干品)复合金属氢氧化物凝胶。将反应釜中的物料充分搅拌均匀后，加30.0kg过硫酸铵水溶液(10％)和15.0kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎，其1％水溶液粘度为19.0mPa.S。
实施例3：
将80kg粉状氢氧化铝、40kg粉状氢氧化镁在混料器中混合均匀，待用。
在常温条件下依次向反应釜中加入250kg去离子水、300kg丙烯酰胺、120kg丙烯酸、50kg丙烯腈、150kg N，N-二乙基烯丙基氯化铵及100kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠，充分搅拌均匀。以60kg氢氧化钙中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，保持体系温度不高于30℃。然后加入先期制备的复合金属氢氧化物。将反应釜中的物料搅拌均匀，加18.0kg过硫酸铵水溶液(10％)和18.0kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎，其1％水溶液粘度为24.5mPa.S。比较例1：
在常温条件下依次向反应釜中加入150kg去离子水、350kg丙烯酰胺、180kg丙烯酸、50kg丙烯腈、150kg N，N-二甲基-N-苄基烯丙基氯化铵，充分搅拌均匀。以45kg氢氧化钙和65kg氢氧化钾中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，必须保持体系温度不高于30℃。将反应釜中的物料充分搅拌均匀后，加14.6kg过硫酸铵水溶液(10％)和14.6kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎。
将71.5kg粉状氢氧化铝、40.0kg粉状氢氧化镁、5.0kg粉状氢氧化锂及3.0kg粉状氢氧化铍，与上述聚合物粉剂在混料器中混合均匀，即得最终产物。产物1％水溶液粘度为14.0mPa.S。比较例2：
在常温条件下依次向反应釜中加入100kg去离子水、290kg丙烯酰胺、190kg丙烯酸、55kg丙烯腈、150kg N，N，N-三甲基-N-丙烯酸丁酯基氯化铵，50kg丙烯磺酸钠充分搅拌均匀。以54kg氢氧化钙和45kg氢氧化钠中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，必须保持体系温度不高于30℃。将反应釜中的物料充分搅拌均匀后，加30kg过硫酸铵水溶液(10％)和15kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎。
将80kg粉状氢氧化铝、40kg粉状氢氧化镁，与上述聚合物粉剂在混料器中混合均匀，即得最终产物。产物1％水溶液粘度为16.5mPa.S。
实施例4：
将0.6mol氯化铝(AlCl3 66.7kg)、0.3mol氯化镁(MgCl2·6H2O61.0kg)、0.1mol三氯化铁(FeCl3 16.2kg)溶于600kg水中，在搅拌条件下滴加氨水(NH3％＝26～28％)170.3kg(以NH3％＝27％计)。氨水加完后，继续搅拌30分钟。将含有大量复合金属氢氧化物凝胶的溶液在真空条件下抽滤，再以750kg水分三次洗涤和抽滤凝胶滤饼。最后将复合金属氢氧化物凝胶在100±5℃的条件下脱水，使凝胶滤饼含水60％，待用。
在常温条件下依次向反应釜中加入150kg去离子水、300kg丙烯酰胺、190kg丙烯酸、75kg丙烯腈、150kg N，N-二乙基烯丙基氯化铵、100kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠及50kg丙烯磺酸钠充分搅拌均匀。以60kg氢氧化钙中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，必须保持体系温度不高于30℃。然后加入先期制备的400kg(含水60％)复合金属氢氧化物凝胶。将反应釜中的物料搅拌均匀后，加45.0kg过硫酸铵水溶液(10％)和30.0kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)引发聚合体系，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥、粉碎，其1％水溶液粘度为9.0mPa.S。
实施例5：
将80.0kg粉状氢氧化铝和40.0kg粉状氢氧化镁在混料器中混匀，待用。
在常温条件下依次向反应釜中加入250kg去离子水、290kg丙烯酰胺、190kg丙烯酸、60kg丙烯腈、150kg N，N，N-三甲基-N-丙烯酸丁酯基氯化铵，50kg丙烯磺酸钠充分搅拌均匀。以75kg氢氧化钙和20kg氢氧化钠中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，保持体系温度不高于30℃。然后加入先期制备的复合金属氢氧化物混合物。将反应釜中的物料充分搅拌均匀后，加45.0kg过硫酸铵水溶液(10％)和45.0kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎，其1％水溶液粘度为6.5mPa.S。比较例3：
将0.6mol氯化铝(AlCl3 66.7kg)、0.3mol氯化镁(MgCl2·6H2O 61.0kg)、0.1mol三氯化铁(FeCl316.2kg)溶于600kg水中，在搅拌条件下滴加氨水(NH3％＝26～28％)170.3kg(以NH3％＝27％计)。氨水加完后，继续搅拌30分钟。将含有大量复合金属氢氧化物凝胶的溶液在真空条件下抽滤，再以750kg水分三次洗涤和抽滤凝胶滤饼。最后将复合金属氢氧化物凝胶在100±5℃的条件下脱水，使凝胶滤饼含水60％，待用。
在常温条件下依次向反应釜中加入150kg去离子水、300kg丙烯酰胺、190kg丙烯酸、75kg丙烯腈、150kg N，N-二乙基烯丙基氯化铵、100kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠及50kg丙烯磺酸钠充分搅拌均匀。以60kg氢氧化钙中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，保持体系温度不高于30℃。将反应釜中的物料充分搅拌均匀后，加45.0kg过硫酸铵水溶液(10％)和30.0kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。聚合后进行捏合造粒的同时，将先前制备的400kg复合金属氢氧化物凝胶与之一起捏合。造粒后，产物经100～110℃干燥，粉碎，1％水溶液粘度为8.5mPa.S。比较例4：
在常温条件下依次向反应釜中加入250kg去离子水、290kg丙烯酰胺、190kg丙烯酸、60kg丙烯腈、150kg N，N，N-三甲基-N-丙烯酸丁酯基氯化铵，50kg丙烯磺酸钠充分搅拌均匀。以75kg氢氧化钙和20kg氢氧化钠中和，控制pH值等于6.5，同时在调节体系pH值的过程中，必须保持体系温度不高于30℃。然后加入先期制备的复合金属氢氧化物凝胶。将反应釜中的物料充分搅拌均匀后，加45.0kg过硫酸铵水溶液(10％)和45.0kg亚硫酸氢钠水溶液(10％)，5分钟内发生汽化脱溶剂瞬间聚合。产物经100～110℃干燥，粉碎，然后与80.0kg粉状氢氧化铝和40.0kg粉状氢氧化镁在混料器中混合均匀，其1％水溶液粘度为7.0mPa.S。
实施例6：
将实施例1～实施例5和比较例1及比较例4的样品做1％水溶液表观粘度试验，结果例入表1。
表1：               聚合物1％水溶液表观粘度
    样品名称     pH值  AV(mPa.S)     水溶液外观
实施例1(PMHA)     8.5     26.0 无沉淀的均相水溶液
实施例2(PMHB)     8.5     19.0 无沉淀的均相水溶液
实施例3(PMHC)     8.5     24.5 无沉淀的均相水溶液
实施例4(JMHA)     8.5     9.0 无沉淀的均相水溶液
实施例5(JMHC)     8.5     6.5 无沉淀的均相水溶液
比较例1(C-1)     8.5     14.0 明显的沉淀分层水溶液
比较例2(C-2)     8.5     16.5 明显的沉淀分层水溶液
比较例3(C-3)     8.5     8.5 明显的沉淀分层水溶液
比较例4(C-4)     8.5     7.0 明显的沉淀分层水溶液
表1说明在聚合反应前和聚合反应后加入复合金属氢氧化物，1％水溶液表观粘度区别不十分明显，但是本发明的复合金属两性离子聚合物水溶液呈均相，C-1～C-4呈非均相。
实施例7：
将实施例1～实施例5和比较例1及比较例4的样品做淡水泥浆性能(4％膨润土浆)试验。泥浆试验以《API钻井液类标准》的相应试验方法进行(以下泥浆试验同)，测试泥浆流变性(表观粘度AV、塑性粘度PV、屈服值YP及动塑比YP/PV。)和滤失量。试验结果见表2。表观粘度是用Fann黏度计于25℃测试聚合物1％水溶液的表观粘度；塑性粘度PV、屈服值YP的测试方法同于表观粘度的测试方法。
 表2：                            聚合物淡水泥浆性能
钻井液配方 pH     AVmPa.S     PVmPa.S     YP(Pa)     YP/PV   滤失量(ml)
 4％淡水基浆     10.0     9.0     3.0     6.0     2.00     28.0
 4％淡水基浆+0.3％PMHA     9.0     37.5     12.0     25.5     2.13     12.0
 4％淡水基浆+0.3％PMHB     9.0     41.5     11.0     30.5     2.80     11.5
 4％淡水基浆+0.3％PMHC     9.0     40.0     8.0     32.0     4.00     7.3
 4％淡水基浆+0.3％C-1     9.0     29.0     11.0     18.0     1.63     18.5
 4％淡水基浆+0.3％C-2     9.0     34.0     14.0     20.0     1.43     19.0
 4％淡水基浆+0.3％JMHA     9.0     14.0     7.5     7.0     0.93     11.0
 4％淡水基浆+0.3％JMHC     9.0     9.5     5.0     5.5     1.10     12.5
 4％淡水基浆+0.3％C-3     9.0     16.0     9.0     6.5     0.72     20.5
 4％淡水基浆+0.3％C-4     9.0     11.5     6.5     5.0     0.77     21.0
将实施例1～5和比较例1～比较例4的样品做聚合物在咸水(4.5％NaCl、1.3％MgCl2、0.5％CaCl2)泥浆、饱和盐水(35％NaCl)泥浆及高硫酸钙含量(5％CaSO4)泥浆中降滤失性能，见表3、表4及表5。
表3：                      聚合物咸水泥浆性能
钻井液配方 pH     AVmPa.S     PVmPa.S     YP(Pa)     YP/PV   滤失量(ml)
咸水基浆  7.0     4.8     2.0     2.8     1.40     65.0
咸水基浆+0.7％PMHA  7.0     14.5     12.0     2.5     0.21     7.3
咸水基浆+0.7％PMHB  7.0     20.0     15.0     5.5     0.37     6.5
咸水基浆+0.7％PMHC  7.0     19.0     14.0     5.0     0.36     7.0
咸水基浆+0.7％C-1  7.0     15.0     11.5     3.5     0.30     15.5
咸水基浆+0.7％C-2  7.0     16.0     12.0     4.0     0.33     35.0
咸水基浆+1.0％JMHA  7.0     6.3     4.3     2.0     0.47     11.0
咸水基浆+1.0％JMHC  7.0     5.0     3.5     1.5     0.43     13.5
咸水基浆+1.0％C-3  7.0     6.0     4.0     1.0     0.25     25.0
咸水基浆+1.0％C-4  7.0     5.3     3.5     1.0     0.29     28.2
表4：                            聚合物饱和盐水泥浆性能
钻井液配方 pH     AVmPa.S     PVmPa.S     YPPa     YP/PV   滤失量(ml)
饱和盐水基浆  7.0     7.5     4.5     3.0     0.67     95.0
饱和盐水基浆+0.7％PMHA  7.0     23.0     14.0     9.0     0.64     7.0
饱和盐水基浆+0.7％PMHB  7.0     31.5     19.0     12.5     0.66     7.0
饱和盐水基浆+0.7％PMHC  7.0     27.5     17.0     11.5     0.68     7.2
饱和盐水基浆+0.7％C-1  7.0     22.0     17.0     5.0     0.29     73.0
饱和盐水基浆+0.7％C-2  7.0     24.0     17.5     7.0     0.40     44.0
饱和盐水基浆+1.5％JMHA  7.0     12.0     7.5     4.0     0.53     15.5
饱和盐水基浆+1.5％JMHC  7.0     10.0     6.0     3.5     0.58     16.3
饱和盐水基浆+1.5％C-3  7.0     9.3     4.0     1.5     0.38     35.9
饱和盐水基浆+1.5％C-4  7.0     8.5     3.5     1.0     0.29     40.0
   表5：                     聚合物抗CaSO4的泥浆性能
钻井液配方 pH   AVmPa.S     PVmPa.S     YP(Pa)    YP/PV    滤失量(ml)
含5％CaSO4基浆  8.0  6.0     3.5     2.5     0.74     50.0
含5％CaSO4基浆+0.7％PMHA  8.0  22.5     14.0     7.5     0.54     11.0
含5％CaSO4基浆+0.7％PMHB  8.0  26.3     16.0     10.3     0.64     9.5
含5％CaSO4基浆+0.7％PMHC  8.0  24.0     15.0     10.0     0.67     9.7
含5％CaSO4基浆+0.7％C-1  8.0  17.5     14.5     5.5     0.38     25.5
含5％CaSO4基浆+0.7％C-2  8.0  18.3     16.0     7.0     0.44     29.8
含5％CaSO4基浆+1.0％JMHA  8.0  18.0     9.0     9.0     1.00     12.0
含5％CaSO4基浆+1.0％JMHC  8.0  16.5     8.0     8.5     1.06     12.7
含5％CaSO4基浆+1.0％C-3  8.0  12.5     7.5     5.0     0.67     24.3
含5％CaSO4基浆+1.0％C-4  8.0  10.0     6.0     4.0     0.67     30.2
实施例8：
测试本发明的复合金属两性离子聚合物增粘降滤失剂和非增粘降滤失剂于淡水、咸水、35％NaCl、1.5％CaCl2及5％CaSO4泥浆中，150℃条件下加热16小时后的降滤失与流变性能。测试结果见表6与表7。
表6：                   增粘降滤失剂抗温试验
钻井液配方 pH     AVmPa.S     PVmPa.S     YP(Pa)     YP/PV    滤失量(ml)
淡水基浆  9.5     8.5     5.0     3.5     0.70     30.0
淡水基浆+0.3％PMHA  9.0     18.8     11.0     7.8     0.71     12.5
淡水基浆+0.3％C-1  9.0     5.0     4.0     1.0     0.25     20.5
咸水基浆  7.0     3.5     2.0     1.5     0.75     95.0
咸水基浆+1.2％PMHA  7.0     5.5     4.0     1.5     0.38     30.0
咸水基浆+1.2％C-1  7.0     5.0     305     1.5     0.43     67.0
饱和盐水基浆  7.0     6.5     4.5     2.0     0.44     95.0
饱和盐水基浆+0.7％PMHA  7.0     8.3     5.5     2.8     0.51     20.5
饱和盐水基浆+0.7％C-1  7.0     9.0     5.0     4.0     0.80     76.0
含1.5％CaCl2基浆  7.0     5.0     3.0     2.0     0.67     128.0
含1.5％CaCl2基浆+1.5％PMHA  7.0     5.8     4.0     1.8     0.45     31.0
含1.5％CaCl2基浆+1.5％C-1  7.0     4.5     3.5     1.0     0.29     80.0
含5％CaSO4基浆  8.0     5.5     3.5     2.0     0.58     75.0
含5％CaSO4基浆+1.0％PMHA  8.0     6.3     4.0     2.3     0.57     30.0
含5％CaSO4基浆+1.0％C-1  8.0     4.8     3.5     1.3     0.37     67.0
表7：                      降滤失剂抗温试验
钻井液配方 pH     AVmPa.S     PVmPa.S     YP(Pa)     YP/PV    滤失量(ml)
淡水基浆  9.5     8.5     5.0     3.5     0.70     30.0
淡水基浆+0.3％JMHC  9.0     7.8     5.5     2.8     0.51     15.0
淡水基浆+0.3％C-4  9.0     7.5     5.0     2.5     0.50     23.4
咸水基浆  7.0     3.5     2.0     1.5     0.75     95.0
咸水基浆+1.0％JMHC  7.0     4.0     3.0     1.0     0.33     29.5
咸水基浆+1.0％C-4  7.0     3.5     2.5     1.0     0.40     57.6
饱和盐水基浆  7.0     6.5     4.5     2.0     0.44     95.0
饱和盐水基浆+1.5％JMHC  7.0     6.5     5.5     2.0     0.40     20.2
饱和盐水基浆+1.5％C-4  7.0     6.5     5.5     1.0     0.18     41.0
含1.5％CaCl2基浆  7.0     5.0     3.0     2.0     0.67     128.0
含1.5％CaCl2基浆+1.5％JMHC  7.0     4.3     2.0     2.3     1.15     34.5
含1.5％CaCl2基浆+1.5％C-4  7.0     4.0     2.0     1.0     0.50     70.0
含5％CaSO4基浆  8.0     5.5     3.5     2.0     0.58     75.0
含5％CaSO4基浆+1.0％JMHC  8.0     6.0     4.5     1.5     0.33     24.4
含5％CaSO4基浆+1.0％C-4  8.0     5.3     4.0     1.3     0.33     49.8
实施例6～8说明本发明的复合金属两性离子聚合物抗污染抗温能力强，比较例产物C-1～C-4的综合性能明显较差。
综上所述本发明的复合金属两性离子聚合物在淡水、咸水(主要以Na+、Ca++及Mg++离子为主)、盐水及饱和盐水泥浆中，具有良好的降滤失性、抑制粘土水化分散性、流变性和抗污染抗温性。

Claims (7)

1.复合金属两性离子聚合物，该聚合物是(I)阳离子单体，(II)阴离子单体和(III)非离子单体的共聚物，采用汽化脱溶剂瞬间聚合方法制备，其特征是在聚合过程中加入复合金属氢氧化物。
2.按照权利要求1的复合金属两性离子聚合物，其中聚合单体具有如下的化学表达式：
(I)阳离子单体：
I-1：
Figure A0210424300021
I-2：
Figure A0210424300022
    式中：R1：H或C1～C7的烷基或苯基
       R2、R3：H或C1～C3的烷基
       A：F、Cl、Br、I、BF4或PF6
              P、q：1～3的正整数(II)阴离子单体：
    II-1：    CH2＝CH-R4
式中：
       R4：COOH、COOM或(CH2)rSO3M
(M为碱金属、碱土金属或铵；r为1～16的正整数)
Figure A0210424300031
式中：
       R5、R6：H或C1～C3的烷基
            M：碱金属、碱土金属或铵(III)非离子单体：
Figure A0210424300032
式中：          R7：NH2
                R8：H或CH3 式中：
          R9：C≡N或苯基
            R10：H或CH3
其中(I)阳离子单体I-1和/或I-2、(II)阴离子单体II-1和/或II-2和(III)非离子单体III-1和/或III-2的摩尔比的比例范围如下：
       (I)∶(II)∶(III)＝5-30∶5-60∶5-70
其中使用的复合金属氢氧化物具有如下的化学表达式：
        D(OH)(a+1)·T(OH)(a+3)
式中：D：Li、Mg、Zn、Cu、Be或Ba
      T：Al、Fe、Ti、Ni或Co
      a：0或1
复合氢氧化物与单体重量总和之比为5/95-30/70；
其中复合金属两性离子聚合物的分子量控制范围为：5～60mPa·s。
3.按照权利要求2的复合金属两性离子聚合物，其中(I)阳离子单体I-1和/或I-2、(II)阴离子单体II-1和/或II-2和(III)非离子单体III-1和/或III-2的摩尔比的比例范围如下：
        (I)∶(II)∶(III)＝7.5-20∶5-40∶5-50
4.按照权利要求2的复合金属两性离子聚合物，其中复合金属两性离子聚合物的分子量控制范围为：15～35mPa·s。
5.复合金属两性离子聚合物的制备方法，采用汽化脱溶剂瞬间聚合，其中聚合单体和复合金属氢氧化物及用量如权利要求2所述，聚合反应在水中进行，聚合液有效重量百分浓度为50％～90％，控制pH值5～7，在聚合过程中加入复合氢氧化物，以氧化还原引发体系常温引发聚合，聚合完成时间为1～10分钟，聚合产物经100～110℃干燥，粉碎，即得成品。
6.按照权利要求5的制备方法，其中氧化还原引发体系为碱金属或铵的过硫酸盐及双氧水和亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、及硫代硫酸盐组成的体系；氧化剂与还原剂的重量比为1/0.5～0.5/1，引发剂的加量占单体总重量的0.01～5％。
7.复合金属两性离子聚合物用作钻井液或完井液中的增粘降滤失剂和非增粘降滤失剂的用途。
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