【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水基钻井液的流变性调节领域，具体涉及一种温敏聚合物及其制备方法与低温流变性调节应用。
技术介绍
1、随着钻井深度增加，从地面到地层深部，温度逐渐增加；海上深海钻井则不同于一般浅水或陆地，随着水深的增加，海底温度逐渐降低；温度变化可能会导致钻井液流变性能失控，给现场钻井作业带来隐患。实验经验表明，水基钻井液的流变性在4-65℃范围内很难准确调控，特别是在温度低于4℃时尤为明显。在低温条件下，水基钻井液的黏度和剪切力会显著提高，因而致使等效循环密度过大，井漏风险增加。
2、温度敏感材料是一种新型复杂的材料体系，其结构上包含一定比例的亲、疏水基团，温度的变化能够影响这些基团与水在分子内及分子间的相互作用，因其独特的环境响应机制，已成为航天、医疗、纺织等行业广泛应用的材料。近年来，随着对温敏聚合物研究的不断深入以及各类工程开发过程的实际需求，其应用范围逐步扩展到了石油钻采行业(钻探、开采、油田污染处理)。
3、温敏型聚合物还可以与磺化苯乙烯聚合物反应，再经一系列接触反应得到智能聚合物流型调节剂，使温度调节范围略微增大，但合成步骤过于繁琐，不利于应用推广；利用温敏型聚合物单体与sio2进行接枝共聚，制备具有两亲性能的温敏型纳米sio2杂化材料，改性后的有机膨润土具有较强的悬浮稳定性，在150℃时能保持良好的流动性。用改性膨润土和纳米二氧化硅复配制成新型钻井液，在高温下流变性较为稳定，而低温下有待改进；利用烯基酰胺和烯基磺酸共聚还可生成一种智能温敏聚合物流型调节剂，温度调节范围明显增大，并表现出良好的恒
4、因此，目前在水基钻井液流变性智能调节方面仍存在调节的温度范围比较局限、合成步骤复杂繁琐，不利于大规模推广应用等问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种温敏聚合物及其制备方法与低温流变调节应用，该温敏聚合物用于水基钻井液低温流变性调节，其低温流变调控性能良好。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种温敏聚合物，其由单体摩尔比为(90:10)-(10:90)的n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺在链转移剂与引发剂的作用下，通过反应聚合而得。
3、根据本专利技术的具体实施方案，上述反应为可逆加成-断裂链转移自由基聚合(raft)反应。
4、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述链转移剂为双硫酯衍生物链转移剂；所述引发剂为水溶性偶氮引发剂。
5、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述链转移剂为2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ddmat)、二硫代苯甲酸酯和三硫代碳酸酯中的一种或两种以上的组合；更优选地，所述链转移剂为2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸。
6、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或偶氮二异丙基咪唑啉；更优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
7、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述引发剂与所述链转移剂的摩尔比为1:3。
8、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述n,n-二甲基丙烯酰胺与n,n-二乙基丙烯酰胺的单体摩尔比为(90:10)-(60:40)，更优选为90:10、75:25或60:40。
9、根据本专利技术的具体实施方案，上述温敏聚合物的数均分子量(mn)介于1046-1231da，重均分子量(mw)介于1108-1922da。
10、本专利技术还提供了上述温敏聚合物的制备方法，其包括以下步骤：
11、取n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺、链转移剂与引发剂溶于第一溶剂中，采用保护气体保护，将反应液置于70℃-80℃恒温反应1h-5h后，低温冷却并猝灭反应，将反应液滴入到第二溶剂中，得到所述温敏聚合物。
12、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，所述第一溶剂包括乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合。
13、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，所述第二溶剂包括正己烷、甲醇水溶液和乙醚中的一种或两种以上的组合。
14、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述链转移剂的投料摩尔量占n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺两单体的总物质的量的0.45％-0.75％，更优选为0.45％、0.60％或0.75％。
15、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述恒温反应的温度为80℃。
16、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述恒温反应的时间为1h。
17、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述温敏聚合物的制备方法进一步包括所述温敏聚合物的纯化步骤：
18、采用良溶剂将所述温敏聚合物溶解，将所得溶液逐滴加入到过量的不良溶剂中，经离心沉淀，得到沉淀物，重复上述步骤三次。
19、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述纯化步骤中，所述良溶剂为乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合，更优选为乙酸乙酯。
20、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述纯化步骤中，所述不良溶剂为正己烷、甲醇水溶液和乙醚中的一种或两种以上的组合，更优先为正己烷。
21、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在聚合物的合成之前还包括预处理步骤：
22、将引发剂加入到第三溶剂中，加热溶解并于20-60℃进行热过滤，滤液置于0-5℃冷却后，过滤得到结晶。
23、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述预处理步骤中，所述第三溶剂为乙醇、四氯化碳和丙酮中的一种或两种以上的组合。
24、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述预处理步骤中，将引发剂加入乙醇中，加热溶解并于40℃进行热过滤，滤液冷却温度为0℃。
25、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在聚合物的合成之前还包括n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺的预处理步骤：分别向n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺中加入过量氧化铝粉末，充分搅拌20min-30min后，抽滤除去不溶物，所得滤液分别为经预处理的n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺。
26、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在温敏聚合物的纯化步骤中，所述不良溶剂与良溶剂的体积比大于8:1，优选为10:1以上。
27、根据本专利技术的具体实施方案，上述制备方法可以按照以下具体步骤进行：
28、(1)试剂的预处理：
29、将5g引发剂偶氮二异丁腈(aibn)加入到50ml乙醇中，加热至40℃，搅拌使引发剂溶解，于40℃下进行热过滤，除去不溶物，滤液置于冰箱中深度冷却结晶；
30、分别取50gn,n-二甲基丙烯酰胺(dmaam)和n,n-二乙基丙烯酰胺(deaam)置于250ml烧杯中，均加入过量氧化铝粉末以除去原料中的阻聚剂杂质，充分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种温敏聚合物，其由单体摩尔比为(90:10)-(10:90)的N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺在链转移剂与引发剂的作用下，通过反应得到。
2.根据权利要求1所述的温敏聚合物，其中，所述链转移剂为双硫酯衍生物链转移剂；所述引发剂为水溶性偶氮引发剂；
3.根据权利要求1所述的温敏聚合物，其中，所述引发剂与所述链转移剂的摩尔比为1:3。
4.根据权利要求1所述的温敏聚合物，其中，所述N,N-二甲基丙烯酰胺与N,N-二乙基丙烯酰胺的单体摩尔比为(90:10)-(60:40)，优选为90:10、75:25或60:40。
5.权利要求1-4任一项所述的温敏聚合物的制备方法，其包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述链转移剂的投料摩尔量占N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺两单体的总物质的量的0.45％-0.75％，优选为0.45％、0.60％或0.75％；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，该制备方法进一步包括所述温敏聚合物的纯化步骤：
8.根据权利要求
9.根据权利要求5或8所述的制备方法，其中，在聚合物的合成之前还包括N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺的预处理步骤：
10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在纯化步骤中，所述不良溶剂与良溶剂的体积比大于8:1，优选为10:1以上。
11.权利要求1-4任一项所述的温敏聚合物于钻井液低温流变性调节中的应用；
12.一种水基钻井液，其中，以水的质量为100％计，所述水基钻井液具有以下组成：2-6％膨润土浆、0.1-0.5％聚丙烯酸钾、1-5％磺甲基酚醛树脂-I、1-5％磺甲基褐煤和0.1-2.0％温敏聚合物；
...【技术特征摘要】
1.一种温敏聚合物，其由单体摩尔比为(90:10)-(10:90)的n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺在链转移剂与引发剂的作用下，通过反应得到。
2.根据权利要求1所述的温敏聚合物，其中，所述链转移剂为双硫酯衍生物链转移剂；所述引发剂为水溶性偶氮引发剂；
3.根据权利要求1所述的温敏聚合物，其中，所述引发剂与所述链转移剂的摩尔比为1:3。
4.根据权利要求1所述的温敏聚合物，其中，所述n,n-二甲基丙烯酰胺与n,n-二乙基丙烯酰胺的单体摩尔比为(90:10)-(60:40)，优选为90:10、75:25或60:40。
5.权利要求1-4任一项所述的温敏聚合物的制备方法，其包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述链转移剂的投料摩尔量占n,n-二甲基丙烯酰胺和n,n-二乙基丙烯酰胺两单体的总物质的量的0.45％-0.7...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙金声，刘敬平，屈沅治，吕开河，王韧，徐加放，张志磊，张雁，杨峥，高世峰，任晗，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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