[發明專利]一種甜菜堿型聚硅氧烷、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202310595079.6
• 申請日: 2023-05-24
• 公開（公告）號: CN116425979A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 林凌;任仁;白玉龍;周太剛;楊玉坤;羅平亞
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388;C08G77/12;C09K8/035
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙) 51237
• 代理人: 陳慕華

本發明公開了一種甜菜堿型聚硅氧烷、其制備方法及其應用，涉及油田化學技術領域，制備所述聚硅氧烷的原料包含：八甲基環四硅氧烷，四甲基四氫環四硅氧烷，六甲基二硅氧烷，第一單體，第二單體，催化劑，引發劑；其制備方法為：取原料，取八甲基環四硅氧烷，四甲基四氫環四硅氧烷、六甲基二硅氧烷及引發劑在酸性條件下聚合得到含氫聚硅氧烷，將含氫聚硅氧烷與第一單體在催化劑作用下制得叔胺基聚硅氧烷；將叔胺基聚硅氧烷與第二單體進行季銨化反應，減壓蒸餾得產物。還提供甜菜堿型聚硅氧烷在水基鉆井液頁巖抑制劑的應用。本聚合物具有高的熱穩定性和化學穩定性，具備良好的抗高溫性，抑制性能良好，用量少可以降低成本。

技術領域

本發明涉及油田化學技術領域，具體為一種甜菜堿型聚硅氧烷、其制備方法及其應用。

背景技術

由于對石油資源的需求日益增加，對非常規頁巖氣的研究已成為一個熱門的研究課題。然而，由于地層壓力高、溫度高、巖性復雜等因素的影響，深層鉆井作業面臨著嚴峻的挑戰。油基鉆井液以其潤滑性、抑制性和高溫穩定性著稱，但其使用受到其成本和環境法規的限制。另一方面，水基鉆井液以其環境友好、流變性能顯著、性能優良等特點在鉆井作業中得到了廣泛的應用。然而地層中的水敏性泥頁巖可以通過吸收水基鉆井液中的游離水而膨脹，從而導致裂縫發育、井筒坍塌和經濟損失等問題。因此，強抑制性水基鉆井液體系成為了研究的重點，開發新型高性能頁巖抑制劑又成為了水基鉆井液體系研究的關鍵。

公開號為CN202210210471的發明專利，公開了一種水基鉆井液用含氟硅聚合物頁巖抑制劑的制備方法，該抑制劑使用籠形聚倍半硅氧烷硅烷單體以及含氟丙烯酸酯類單體，能夠顯著改變巖石表面潤濕性，使親水性頁巖轉變為疏水性頁巖；具有良好抑制性，能顯著降低黏土水化膨脹，抑制頁巖水化分散。該抑制劑具有良好的抑制性能，但抗高溫能力較差，且制備過程繁瑣成本較高。公開號為CN201611193488的發明專利，公開了一種鉆井液用頁巖抑制劑有機硅聚合物及其制備方法，吸附包覆粘土顆粒能力強，它能有效的降低頁巖的膨脹系數，減小粘土的造漿率，抑制頁巖的水化分散，提高井壁的穩定性，抑制垮塌，有效的保護油氣層。該抑制劑具備一定的環境友好性，但抗溫能力差且抑制性能有待提升。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決現有頁巖抑制劑抗高溫能力較差、抑制性能不佳、制備方法復雜的問題，本發明提供一種能夠有效減少泥頁巖水化，提高井壁穩定性且具有良好抗高溫能力的水基鉆井液用甜菜堿型聚硅氧烷頁巖抑制劑及其制備方法。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：

一種甜菜堿型聚硅氧烷，制備所述聚硅氧烷的原料包含：八甲基環四硅氧烷，四甲基四氫環四硅氧烷，六甲基二硅氧烷，第一單體，第二單體，催化劑，

引發劑；所述聚硅氧烷的結構式如下所示：

進一步的，所述第一單體的結構通式為其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅各自獨立地為具有1至20個碳原子的相同或不同的、枝化的或未枝化的、脂肪族或芳香族烴基。

進一步的，所述第二單體的結構通式為中的任一種，其中R₆、R₈為鹵族元素，R₇、R₉、R₁₀獨立地為具有1至20個碳原子的相同或不同的、枝化的或未枝化的、脂肪族或芳香族烴基。

進一步的，所述催化劑為鉑(0)-1，3-二乙烯-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。

進一步的，所述催化劑的加入量為單體總質量的0.3％-0.5％wt。

進一步的，所述引發劑為強酸性離子交換樹脂。

本發明還提供上述的一種甜菜堿型聚硅氧烷的制備方法，包括以下步驟：