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。另外，本发明专利技术还提供了所述高分子聚合物在钻井液中的应用。本发明专利技术提供的高分子聚合物适用于水基无固相钻井液，作为增粘剂，具有良好的抗温性能和悬浮稳定性。

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

The present invention provides a hydrophobic monomer shown in formula I and a preparation method thereof. The invention also provides a macromolecule polymer and a preparation method thereof. In addition, the invention also provides the application of the macromolecule polymer in drilling fluid. The polymer provided by the invention is suitable for water-based solid phase drilling fluid and has the advantages of good temperature resistance and suspension stability as an tackifier.

【技术实现步骤摘要】
疏水单体、高分子聚合物及其制备方法和应用
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
石油作为重要的支柱能源，在国家安全、经济发展以及社会生活中起着举足轻重的作用。目前，我国后备石油储量相当紧张，在已探明的未动用地质储量中，大部分为高温深部地层的中低渗石油储量，开采难度较大。理论研究和生产实践表明，对于中低渗储层石油资源的开发，钻井施工中使用的钻井液体系中，人为添加的亚微米固相颗粒极易堵塞储集层的孔隙，增大了原油在储层中的流动阻力，造成储层伤害。尤其是对于碳酸盐储集层，在裂缝较为发育的情况下，固相颗粒造成的储层伤害更为严重。在此背景条件下，石油技术人员提出了无固相钻井液的概念，即以高分子聚合物为增粘剂，有机盐作为加重剂，再配合应用其他处理剂的基础上形成的一种新型钻井液体系。其中的增粘剂是该类型钻井液体系的主体，也是形成该类型钻井液体系的关键技术所在。目前，应用于无固相钻井液体系的聚合物主要有两种，一类为天然聚合物，如改性纤维素、改性淀粉等，抗温不高于110℃；另一类是以丙烯酰胺类聚合物，抗温不高于120℃。聚合物抗温能力较差的问题，极大限制了无固相钻井液的推广应用。虽然国外研究了一种以N-甲基-2-吡咯烷酮为主要溶剂(占90％)，添加少量水(溶解用于加重的盐)，聚乙烯吡咯烷酮为增粘剂的非水基无固相钻井液，抗温可以达到了204℃，但由溶剂引起的成本颇高的问题一直没有得到解决，并没有得到大规模推广应用。因此，为大规模推广无固相钻井液的中推广应用，有必要研发一种适用于水基无固相钻井液的增粘剂，以满足石油勘探开发的需要。
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：其中，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；R4-R12独立为氢、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；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5。根据本专利技术的一个实施例，R1和R2均为甲基。根据本专利技术的一个实施例，R3均为氢或甲基。根据本专利技术的一个实施例，R4-R12均为氢。根据本专利技术的实施方式，式I包括式IA、式IB和式IC根据本专利技术的一个实施例，所述疏水单体具有如下结构：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，以生成所述疏水单体，其中，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；R4-R12独立为氢、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；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5。根据本专利技术的优选实施方式，所述反应在非质子极性溶剂和有机锡催化剂存在的条件下进行。优选地，所述非质子极性溶剂选自丙酮、四氢呋喃、二氧六环和乙腈中的至少一种。优选地，所述有机锡催化剂为二丁基月桂酸锡。根据本专利技术的优选实施方式，所述反应在50-80℃，优选60-70℃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5-10小时，优选为6-8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：(1.10-1.15)，优选为1：1.10。以质量计，所述有机锡催化剂的用量为式II所示的化合物的0.08％-0.12％，优选为0.09％-0.11％。本专利技术的第三个目的是提供一种高分子聚合物，其包括式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；R4-R12独立为氢、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；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5。根据本专利技术的实施方式，式VI包括式VIa、式VIb和VIc。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所示的结构单元，式VII中，R8是根据本专利技术优选实施方式，式IV、V、VII所示的结构单元的数量之比为(40-60)：(10-20)：(10-20)。根据本专利技术优选实施方式，式IV、V、VII所示的结构单元的总数量与式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3000000-4000000。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：步骤(1)：将式IV’所示的烯基酰胺、式V’所示的烯基羧酸盐、任选的式VIII’所示的烯基磺酸钠加入到水中，形成溶液；步骤(2)：向所述溶液中加入表面活性剂和所述疏水单体，使所述疏水单体增溶于所述表面活性剂的胶束中；以及步骤(3)：向步骤(2)得到的混合物中加入引发剂，进行聚合反应，以得到所述高分子聚合物，其中对R4、R5、R8、M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，所述聚合反应的温度优选为45-55℃；所述聚合反应的时间优选为8-12小时。根据本专利技术的优选实施方式，所述引发剂为水溶性氧化还原体系引发剂，即是K2S2O8和(NH4)2S2O8中的一种。根据本专利技术的优选实施方式，以质量计，所述引发剂的用量为烯基酰胺、烯基羧酸盐、烯基磺酸钠三种单体总质量的0.5％-1.5％，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：

【技术特征摘要】
1.一种疏水单体，其结构如式I所示：其中，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；R4-R12独立为氢、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；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5。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，以生成所述疏水单体，其中，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；R4-R12独立为氢、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；k为0-10的整数，优选0、1、2、3、4或5。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应在非质子极性溶剂和有机锡催化剂存在的条件下，在50-80℃、优选60-70℃下进行，所述非质子极性溶剂优选选自丙酮、四氢呋喃、二氧六环和乙腈中的至少一种，所述有机锡催化剂优选为二丁基月桂酸锡。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚奇，李胜，赵素丽，杨帆，张凤英，钱晓琳，李雄，李涛，
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