一种多支化聚醚胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种多支化聚醚胺，具有式I所示的结构；式I中，m为1～16，n为1～2，o为0～4。本发明专利技术提供了一种上述技术方案所述多支化聚醚胺的制备方法，包括：将丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂进行反应，得到中间产物；将所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺进行反应，得到多支化聚醚胺。本发明专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的页岩抑制性和黏土水化分散性能。此外，本发明专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的润滑性能，而且无生物毒性。本发明专利技术提供的多支化聚醚胺可应用于钻井液中，适用于要求较高的强水敏性泥页岩、含泥岩等易坍塌地层及页岩气水平井钻井施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚醚胺
，尤其涉及一种多支化聚醚胺及其制备方法和应用。
技术介绍
聚醚胺是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物，聚醚胺在聚脲喷涂、大型复合材料制备以及环氧树脂固化剂等众多领域得到了广泛应用，近年来聚醚胺开始在钻井液中应用，表现出了较好的抑制性能和环保性能，而且聚醚胺独特的分子结构能很好地镶嵌在黏土层间，使黏土层紧密地结合在一起，从而有效地抑制黏土和岩屑的分散；聚醚胺抑制性持久，有利于井壁稳定和储层保护，可以单独作为钻井液抑制剂或防塌剂使用，也可以形成聚醚胺钻井液体系。现有技术中制备聚醚胺的主要方法包括聚醚催化还原加氢胺化法、聚醚腈催化加氢法和离去基团法，其中聚醚催化还原加氢胺化法和聚醚腈催化加氢法在制备聚醚胺的过程中需要高温高压，催化加氢，还原胺化，工艺条件苛刻，反应步骤多，后处理复杂；而离去基团法制备聚醚胺反应步骤较繁琐，合成产品收率较低。现有技术提供的聚醚胺的制备方法不仅工艺复杂，不便操作，而且制备得到的聚醚胺的抑制性能和黏土水化分散性还有待提高，以便更好的满足钻井液的使用需求。因此，目前市场上急需一种抑制性能和黏土水化分散性较好的聚醚胺产品。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多支化聚醚胺及其制备方法和应用，本专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的页岩抑制性和黏土水化分散性。本专利技术提供了一种多支化聚醚胺，具有式I所示的结构：式I中，m为1～16；n为1～2，o为0～4。优选的，所述式I中，m为5～10。本专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的页岩抑制性能和黏土水化分散性。实验结果表明，质量浓度为1％的本专利技术提供的多支化聚醚水溶液的页岩一次回收率＞95％，页岩相对回收率＞98％，黏土相对抑制率＞95％。此外，本专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的润滑性，而且无生物毒性。实验结果表明，质量浓度为1％的本专利技术提供的多支化聚醚胺水溶液的极压润滑系数＜0.1。本专利技术提供了一种上述技术方案所述多支化聚醚胺的制备方法，包括：将丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂进行反应，得到中间产物，所述二醇类化合物包括乙二醇或聚乙二醇；将所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺进行反应，得到多支化聚醚胺，所述氯代环氧化物包括环氧氯丙烷或1,2-环氧氯代丁烷，所述有机胺包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺。优选的，所述丙三醇、二醇类化合物、水、酸性催化剂、氯代环氧化物、碱性化合物和有机胺的质量比为10:(8～14):(30～60):(0.8～1.5):(5～15):(0.8～1.2):(10～20)。优选的，所述二醇类化合物为聚乙二醇。优选的，所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、酒石酸、草酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸或磷钨酸。优选的，所述氯代环氧化物为环氧氯丙烷。优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡。优选的，所述有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺。本专利技术提供的方法制备得到的多支化聚醚胺具有较好的页岩抑制性能和黏土水化分散性能。此外，本专利技术提供的方法制备得到的多支化聚醚胺具有较好的润滑性能，而且无生物毒性。另外，本专利技术提供的多支化聚醚胺的制备方法工艺简单，反应条件温和，便于操作。本专利技术提供了一种多支化聚醚胺在钻井液中的应用，所述多支化聚醚胺为上述技术方案所述的多支化聚醚胺，或上述技术方案所述的方法制备得到的多支化聚醚胺。在本专利技术中，所述多支化聚醚胺具有较好的页岩抑制性能和黏土水化分散性能，而且还具有较好的润滑性能，这种多支化聚醚胺能够应用于钻井液中，在钻井液中添加这种多支化聚醚胺能够使钻井液具有较好的抑制性能、分散性能和润滑性能，使钻井液适用于要求较高的强水敏性泥页岩、含泥岩等易坍塌地层及页岩气水平井钻井施工。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种多支化聚醚胺，具有式I所示的结构：式I中，m为1～16；n为1～2，o为0～4。在本专利技术的实施例中，所述式I中的m为5～10；在其他的实施例中，所述式I中的m为6～8。在本专利技术的实施例中，所述多支化聚醚胺的数均分子量为550～3500；在其他的实施例中，所述多支化聚醚胺的数均分子量为1000～3000；在另外的实施例中，所述多支化聚醚胺的数均分子量为1500～2500。本专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的页岩抑制性和黏土水化分散性能。此外，本专利技术提供的多支化聚醚胺具有较好的润滑性，而且无生物毒性。本专利技术提供了一种上述技术方案所述多支化聚醚胺的制备方法，包括：将丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂进行反应，得到中间产物，所述二醇类化合物包括乙二醇或聚乙二醇；将所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺进行反应，得到多支化聚醚胺；所述氯代环氧化物包括环氧氯丙烷或1,2-环氧氯代丁烷，所述有机胺包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺。在本专利技术的实施例中，所述丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂反应的温度为90℃～140℃；在其他的实施例中，所述丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂反应的温度为100℃～120℃。在本专利技术的实施例中，所述丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂反应的时间为2小时～4小时；在其他的实施例中，所述丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂反应的时间为2.5小时～3.5小时。在本专利技术的实施例中，可以在搅拌的条件下将丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂进行反应。得到中间产物后，本专利技术将所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺进行反应，得到多支化聚醚胺。在本专利技术的实施例中，所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺反应的温度为40℃～60℃；在其他的实施例中，所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺反应的温度为45℃～55℃。在本专利技术的实施例中，所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺反应的时间为0.5小时～2小时；在其他的实施例中，所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺反应的时间为1小时～1.5小时。在本专利技术的实施例中，可以在搅拌的条件下将中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺进行反应。在本专利技术的实施例中，所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺反应完成后，将得到的反应产物干燥除水，得到多支化聚醚胺。在本专利技术中，所述二醇类化合物包括乙二醇或聚乙二醇。在本专利技术的实施例中，所述聚乙二醇的数均分子量为400～800；在其他的实施例中，所述聚乙二醇的数均分子量为500～700；在另外的实施例中，所述聚乙二醇的数均分子量为550～650。在本专利技术的实施例中，所述酸性催化剂可以为盐酸、硫酸、磷酸、酒石酸、草酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸或磷钨酸。在本专利技术中，所述氯代环氧化物为环氧氯丙烷或1,2-环氧氯代丁烷；在本专利技术的实施例中，所述氯代环氧化物为环氧氯丙烷。在本专利技术的实施例中，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡。在本专利技术中，所述有机胺包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多支化聚醚胺，具有式I所示的结构：式I中，m为1～16；n为1～2，o为0～4。

【技术特征摘要】
1.一种多支化聚醚胺，具有式I所示的结构：式I中，m为1～16；n为1～2，o为0～4。2.根据权利要求1所述的多支化聚醚胺，其特征在于，所述式I中，m为5～10。3.一种权利要求1或2所述多支化聚醚胺的制备方法，包括：将丙三醇、二醇类化合物、水和酸性催化剂进行反应，得到中间产物，所述二醇类化合物为乙二醇或聚乙二醇；将所述中间产物和氯代环氧化物、碱性化合物、有机胺进行反应，得到多支化聚醚胺，所述氯代环氧化物包括环氧氯丙烷或1,2-环氧氯代丁烷；所述有机胺包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述丙三醇、二醇类化合物、水、酸性催化剂、氯代环氧化物、碱性化合物和有机胺的质量比为10:(8～14):(30～60):(0...

【专利技术属性】
技术研发人员：司西强，王中华，魏军，吕跃滨，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11