疏水单体、高分子聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种如式I所示的疏水单体及其制备方法。本发明专利技术还提供了一种高分子聚合物及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的高分子聚合物合成时间短，反应温度要求不苛刻，生产工艺简单，生产成本较低，利于工业化生产。本发明专利技术提供的高分子聚合物作为钻井液用增粘剂，具有较强的热稳定性和悬浮稳定性。

Hydrophobic monomer, high molecular polymer, preparation method and application thereof

The invention provides a hydrophobic monomer as shown in formula I and a preparation method thereof. The invention also provides a macromolecule polymer and a preparation method and an application thereof. The macromolecule polymer provided by the invention has the advantages of short synthesis time, low reaction temperature requirement, simple production process and low production cost, and is favorable for industrial production. The macromolecule polymer provided as an tackifier for drilling fluid has strong thermal stability and suspension stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油田助剂领域，特别涉及一种疏水单体、高分子聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
在钻井过程中，钻井液是打开油气层首先接触到的工作液。伴随着油气层的打开，地层原有的环境状态发生了改变，钻井液中固相颗粒会随着液相一起进入油气层中，堵塞了邻近井筒的岩石裂缝或孔道，降低了岩石的渗透率，增大了油气运移向井筒运移的阻力，造成储层损害。尤其是在油气运移阻力较大的低渗油气资源的开发中，油气层保护工作更为重要。油气层一旦受到损害，若要恢复岩石的渗透率是相当困难的，理所当然，费用也是昂贵的。因此，在钻井中，油气层保护工作是是否实现高产能的重要环节。为更好地保护油气层，一般采用无固相钻井液来最大限度地避免钻井液中固相颗粒侵入储层孔隙引起的堵塞。无固相钻井液，又称无粘土钻井液，是在低固相钻井液基础上发展起来的第三代钻井液。该钻井液配方中不包含粘土，而是以高分子聚合物最为增粘剂、再配合加重剂、降滤失剂等其他处理剂形成的钻井液。该钻井液消除了人为添加粘土矿物造成的储层损害，且具有良好的携岩能力、润滑性和抑制性等性能。在无固相钻井液体系中，高分子聚合物是主体，也是该类钻井液体系的关键技术所在。体系中聚合物分子间的相互缠绕形成空间网架结构，用于携带和悬浮岩屑，并最终将岩屑运移出井。引用于无固相钻井液体系的聚合物包括两种，一类是以改性淀粉、改性纤维素为代表的天然改性聚合物，抗温在110℃左右；另一类是以聚丙烯酰胺为代表的人工合成的聚合物，抗温在120℃左右。然而，目前我国大部分油田处于中后期开发，未动用地质储量多集中在低渗的高温地层，这便对具有良好储层保护性能的无固相钻井液提出了更高的要求，继而迫切需要研发具有抗温能力较佳、悬浮稳定性优良的高分子聚合物，以满足日益地质条件严酷的油气勘探开发的需要。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种疏水单体，其结构如式I所示：式I中，R1选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R3选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；m为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；n为1-10的整数，优选2-8的整数。根据本专利技术的实施方式，所述疏水单体的结构如式A、B或C所示：优选地，所述疏水单体的结构如所示。本专利技术的第二个目的是提供一种所述疏水单体的制备方法，包括：使式II所示的化合物与式III所示的化合物反应，以生成式I所示的疏水单体，式II中，R1选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R3选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；式III中，k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；m为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；n为1-10的整数，优选2-8的整数。根据本专利技术的优选实施方式，所述反应在有机溶剂、催化剂存在的条件下进行。所述催化剂优选为二丁基二月桂酸锡。所述有机溶剂优选为极性非质子溶剂，更优选丙酮。根据本专利技术的优选实施方式，所述反应在45-65℃、优选50-60℃的温度下进行。根据本专利技术的优选实施方式，所述反应的反应时间为8-20小时，优选为10-15小时。根据本专利技术的优选实施方式，式II所示的化合物与式III所示的化合物的摩尔比为1：(1.10-1.16)，优选为1：1.12。本专利技术的第三个目的是提供一种高分子聚合物，包括式IV、V和VI所示的结构单元，式IV中，R4为酰胺类基团，优选R4的结构式为其中R6和R7相同或不同，独立选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基、C3-C10环烷基或被卤素或羟基取代的C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基、C3-C10环烷基；优选地，R6和R7独立选自氢、甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、叔丁基、1-羟基乙基或2-羟基乙基；式V中，R5选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C6直链烷基，更优选为氢、甲基、乙基、异丙基或正丙基；M表示锂、钠或钾；式VI中，R1选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R3选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；m为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；n为1-10的整数，优选2-8的整数。根据本专利技术的优选实施方式，所述高分子聚合物中还包括式VII和/或VIII所示的结构单元，式VII中，p为1、2或3；式VIII中，R8是或根据本专利技术的优选实施方式，式IV、V、VII和VIII所示的结构单元的数量之比为(30-60)：(10-20)：(5-10)：(20-30)。根据本专利技术的优选实施方式，式IV、V、VII和VIII所示的结构单元的总和与式VI所示的结构单元的数量之比为200：(1-4)。根据本专利技术的优选实施方式，所述高分子聚合物的的粘均分子量为3100000-3600000。本专利技术的第四个目的是提供一种所述高分子聚合物的制备方法，包括：将式I所示的疏水单体、式IV’所示的烯基酰胺、式V’所示的烯基羧酸盐、任选的式VII’所示的单体、任选的式VIII’所示的烯基磺酸钠、表面活性剂和水混合，形成预反应体系；向所述预反应体系中加入引发剂和螯合剂，然后进行聚合，从而得到所述高分子聚合物，其中对R4、R5、R8、M、p的限定如上文。根据本专利技术的优选实施方式，在上述制备方法中，所述聚合在光聚合条件下进行。根据本专利技术，所述聚合在弱碱性优选pH值为7-9的条件下进行。根据本专利技术的优选实施方式，所述引发剂为光引发剂，优选选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和1-羟基环己基苯基甲酮中的至少一种。优选地，以质量计，所述引发剂的用量为反应单体总质量的0.3‰-0.4‰。根据本专利技术的优选实施方式，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。优选地，所述螯合剂在预反应体系中的质量百分浓度为0.1％-0.3％。根据本专利技术的优选实施方式，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠和十八烷基磺酸钠中的至少一种。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水单体，其结构如式I所示：式I中，R1选自氢、C1‑C10直链烷基、C3‑C10支链烷基或C3‑C10环烷基，优选为氢或C1‑C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1‑C10直链烷基、C3‑C10支链烷基或C3‑C10环烷基，优选为C1‑C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R3选自氢、C1‑C10直链烷基、C3‑C10支链烷基或C3‑C10环烷基，优选为C1‑C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；k为0‑10的整数，优选0、1、2、3、4或5；m为0‑10的整数，优选0、1、2、3、4或5；n为1‑10的整数，优选2‑8的整数。

【技术特征摘要】
1.一种疏水单体，其结构如式I所示：式I中，R1选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R3选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；m为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；n为1-10的整数，优选2-8的整数。2.一种根据权利要求1所述的疏水单体的制备方法，包括：使式II所示的化合物与式III所示的化合物反应，以生成式I所示的疏水单体，式II中，R1选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R3选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；式III中，k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；m为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5；n为1-10的整数，优选2-8的整数。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应在丙酮和催化剂二丁基二月桂酸锡存在的条件下进行。4.一种高分子聚合物，包括式IV、V和VI所示的结构单元，式IV中，R4为酰胺类基团，优选R4的结构式为其中R6和R7相同或不同，独立选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基、C3-C10环烷基或被卤素或羟基取代的C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基、C3-C10环烷基；优选地，R6和R7独立选自氢、甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、叔丁基、1-羟基乙基或2-羟基乙基；式V中，R5选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C6直链烷基，更优选为氢、甲基、乙基、异丙基或正丙基；M表示锂、钠或钾；式VI中，R1选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为氢或C1-C5直链烷基，更优选为甲基、乙基或正丙基；R2选自氢、C1-C10直链烷基、C3-C10支链烷基或C3-C10环烷基，优选为C1-C5直链烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚奇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11