一种光降解型聚合物及其制备方法与流程

本发明属于钻井液用聚合物，尤其涉及一种聚合物及其制备方法。

背景技术：

1、钻井液，是钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称，钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等，清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区；泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

2、有机合成高分子聚合物作为一类重要的钻井液处理剂，占钻井液处理剂总用量的30％以上，在钻井液中添加有机合成高分子聚合物是在深井、超深井、高温、高盐条件下调控钻井液黏度切力、滤失控制性能的重要手段之一。与此同时，有机合成高分子聚合物具有一定的生物毒性，且自然条件下难降解，一方面显著影响了钻井液的环境友好性能，另一方面由于有机合成高分子聚合物难以降解，废弃钻井液的胶体稳定性好，需要加入大量的强氧化、高价离子等破胶剂，才能满足废弃钻井液固液分离处理要求，成本高、难度大，而且由于引入了高价离子、显著影响钻井液体系的胶体稳定性，固液分离后的液相无法再次回用配制钻井液，造成了水资源的浪费。

技术实现思路

1、本发明之一提供了一种聚合物，其单体单元包括光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯。

2、在一个具体实施例中，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量比为(5至15):(30至60):(1至5)；

3、优选地，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量比为(5至12):(49至57):(2至4)。

4、在一个具体实施例中，所述光敏化合物为有机铁化合物、羧酸铈和二苯甲酮类化合物的混合物；

5、优选地，所述有机铁化合物、羧酸铈和二苯甲酮类化合物的质量比为1:1:1；

6、优选地，所述有机铁化合物为硫代氨基甲酸铁；

7、优选地，所述有机铁化合物为二丁基二硫代氨基甲酸铁和/或二乙基二硫代氨基甲酸铁；

8、优选地，所述羧酸铈为硬脂酸铈、辛酸铈和月桂酸铈中的至少一种；

9、优选地，所述二苯甲酮类化合物为四甲基-4,4-二氨基二苯甲酮。

10、在一个具体实施例中，所述水解聚丙烯腈盐为水解聚丙烯腈铵盐、水解聚丙烯腈钾盐和水解聚丙烯腈铵钾盐中的至少一种；

11、优选地，所述水解聚丙烯腈盐的水解度为50％至65％；

12、优选地，所述水解聚丙烯腈盐的重均分子量为20000至50000；

13、优选地，所述磺化聚苯乙烯的磺化度为30％至50％；

14、优选地，所述磺化聚苯乙烯的重均分子量为50000至80000。

15、本发明之二提供了一种制备如本发明之一所述聚合物的方法，其包括以下步骤：

16、1)在水中加入所述水解聚丙烯腈盐，混合，加入表面活性剂、交联剂和所述磺化聚苯乙烯，得到混合液；

17、2)向所述混合液中加入所述光敏化合物、引发剂，除氧，避光反应，干燥，得到所述聚合物。

18、在一个具体实施例中，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量比为(5至15):(30至60):(1至5)；和/或

19、将所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐、磺化聚苯乙烯和水的总质量计为100％，所述水的用量为80wt％至95wt％，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的总用量为5wt％至20wt％；和/或

20、将所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量计为100％，所述表面活性剂的用量为3wt％至10wt％，所述交联剂的用量为1wt％至5wt％；和/或

21、将所述光敏化合物的质量计为100％，所述引发剂的用量为0.5wt％至3wt％；

22、优选地，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量比为(5至12):(49至57):(2至4)；

23、优选地，将所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐、磺化聚苯乙烯和水的总质量计为100％，所述水的用量为90wt％至95wt％，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的总用量为5wt％至10wt％；

24、优选地，将所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量计为100％，所述表面活性剂的用量为3wt％至5wt％，所述交联剂的用量为1wt％至3wt％；

25、优选地，将所述光敏化合物的质量计为100％，所述引发剂的用量为0.5wt％至1.5wt％。

26、在一个具体实施例中，所述表面活性剂为表面活性剂ds601；和/或

27、所述交联剂为有机硅交联剂silicone-9301；和/或

28、所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾。

29、在一个具体实施例中，所述步骤1)中水的温度为60至75℃；和/或

30、所述步骤1)中通过搅拌混合，搅拌的速度为60至100r/min；和/或

31、所述步骤2)中避光反应的温度为65至75℃，所述干燥的温度为室温至50℃；和/或

32、所述步骤2)中避光反应的时长为4至6h；

33、优选地，所述水的温度为65至75℃；

34、优选地，所述搅拌的速度为65至80r/min。

35、在一个具体实施例中，所述步骤1)中混合期间，对加入所述水解丙烯腈盐的水进行三次测温，以确保温差的绝对值小于1℃。

36、本发明之一所述的聚合物或本发明之二所述方法制备得到的聚合物在钻井技术中的应用，特别是在钻井液中的应用。

37、本发明的有益效果：

38、针对现有技术中钻井液用聚合物具有一定的生物毒性，且自然条件下难降解，需要加入大量的强氧化、高价离子等破胶剂才能满足废弃钻井液固液分离的要求，处理成本高、难度大的问题，本发明提供了一种聚合物及其制备方法。

39、本发明提供的聚合物组成科学合理，使用安全方便，在普通可见光条件下不降解，能够有效地调控钻井液的黏度切力、滤失控制等性能，当现场施工结束后，废弃钻井液在200至300nm波长的紫外线下处理后便会降解失效，丧失增黏提切、降滤失作用效果，无需再加入大量的强氧化、高价离子等破胶剂，就能满足废弃钻井液固液分离处理要求，固液分离后的液相再次回用配制钻井液，且制备方法简单，原料易得，适合更好的推广使用。

技术特征：

1.一种聚合物，其单体单元包括光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯。

2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量比为(5至15):(30至60):(1至5)；

3.根据权利要求1或2所述的聚合物，其特征在于，所述光敏化合物为有机铁化合物、羧酸铈和二苯甲酮类化合物的混合物；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物，其特征在于，所述水解聚丙烯腈盐为水解聚丙烯腈铵盐、水解聚丙烯腈钾盐和水解聚丙烯腈铵钾盐中的至少一种；

5.一种制备如权利要求1至4中任一项所述聚合物的方法，其包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯的质量比为(5至15):(30至60):(1至5)；和/或

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为表面活性剂ds601；和/或

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中水的温度为60至75℃；和/或

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中混合期间，对加入所述水解丙烯腈盐的水进行三次测温，以确保温差的绝对值小于1℃。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物或权利要求5至9中任一项所述方法制备得到的聚合物在钻井技术中的应用，特别是在钻井液中的应用。

技术总结本发明提供了一种光降解型聚合物及其制备方法，本发明提供的聚合物的单体单元包括光敏化合物、水解聚丙烯腈盐和磺化聚苯乙烯，所述聚合物具有光降解特性，在普通可见光下不降解，能有效调控钻井液的黏度切力、滤失控制等性能，现场施工结束后，废弃钻井液在200至300nm波长的紫外线下处理后便降解失效，丧失增黏提切、降滤失作用效果，无需再加入大量强氧化、高价离子等破胶剂，就能满足废弃钻井液固液分离处理要求，固液分离后的液相可进行再次回用配浆，且制备方法简单，原料易得，有利于水资源的循环利用，更适合推广使用。技术研发人员：刘均一,唐洪林,夏晔,高凯,麻地辉,周辉受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12