本發(fā)明涉及石油鉆井助劑領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物及其制備方法和應(yīng)用以及水基鉆井液。

背景技術(shù)：

1、鉆井液的切力反映鉆井液內(nèi)部空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，能夠體現(xiàn)鉆井液懸浮鉆屑、加重劑等固相的能力，鉆井液的切力較低會導(dǎo)致出現(xiàn)攜巖困難、沉砂卡鉆和埋鉆等鉆井施工問題。提切劑是鉆井液尤其是無固相鉆井液的關(guān)鍵處理劑，用于攜巖和懸浮固相。目前普遍使用的提切劑為生物聚合物黃原膠(xc)，該處理劑具有較好的提切效果，但其耐溫不足120℃，限制了其在高溫井中的應(yīng)用。

2、樹枝狀聚合物是一類具有樹枝型結(jié)構(gòu)的新型聚合物，其表面富集大量的官能團(tuán)，該類聚合物分子具有納米尺寸且內(nèi)部存在空腔，在三維空間中具有類似球形的緊湊結(jié)構(gòu)。將樹枝狀聚合物引入石油工程領(lǐng)域，可為解決一些復(fù)雜技術(shù)難題提供新的手段。目前樹枝狀聚合物在石油工程領(lǐng)域中研究較多的是作為提高油田采收率的抗剪切聚合物或鉆井液用胺基抑制劑，尚無關(guān)于樹枝狀聚合物在鉆井液提切劑方面的研究。

3、因此，開發(fā)一種基于樹枝狀聚合物的新型聚合物提切劑，對于拓展數(shù)樹枝狀聚合物在油田領(lǐng)域中的應(yīng)用，解決現(xiàn)有的鉆井液用提切劑抗溫性能不足的問題，更好地滿足高溫條件下鉆井液增黏提切的需求，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有的水基鉆井液用提切劑存在抗溫性能不足的問題，提供了一種聚合物及其制備方法和應(yīng)用以及水基鉆井液。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種聚合物，包括樹枝狀聚酯基體，以及接枝在所述樹枝狀聚酯基體表面上的聚合物鏈段；

3、所述樹枝狀聚酯基體含有來自多羥基化合物的結(jié)構(gòu)單元a、來自一元羧酸或一元羧酸酯的結(jié)構(gòu)單元b，以及連接酯基；其中，所述多羥基化合物、一元羧酸、一元羧酸酯各自獨(dú)立地含有兩個(gè)以上端羥基；

4、所述聚合物鏈段含有結(jié)構(gòu)單元c1、結(jié)構(gòu)單元c2和結(jié)構(gòu)單元d；其中，

5、所述結(jié)構(gòu)單元c1選自具有式(1)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元、具有式(2)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元和具有式(3)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；

6、

7、所述結(jié)構(gòu)單元c2選自具有式(4)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元、具有式(5)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元和具有式(6)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；

8、

9、

10、所述結(jié)構(gòu)單元d為具有式(7)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元；

11、

12、其中，r1、r2各自獨(dú)立地選自-h或c1-c3的烷基；r3、r4、r5各自獨(dú)立地選自-h或c1-c2的烷基；r6、r7、r9、r10各自獨(dú)立地選自c1-c2的烷基；r8、r11各自獨(dú)立地選自c1-c2的亞烷基；r12為c6-c24的烷基；r13選自-h或c1-c2的烷基；m為10-60的整數(shù)；

13、所述聚合物中，樹枝狀聚酯基體：結(jié)構(gòu)單元c1：結(jié)構(gòu)單元c2：結(jié)構(gòu)單元d的重量比為1：(0.5-50)：(0.5-100)：(0.5-50)。

14、本發(fā)明第二方面提供一種聚合物的制備方法，包括：

15、在水溶液聚合條件下，將樹枝狀聚酯基體、第一烯基單體、第二烯基單體和疏水單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，所得聚合物；

16、其中，所述樹枝狀聚酯基體含有來自多羥基化合物的結(jié)構(gòu)單元a、來自一元羧酸或一元羧酸酯的結(jié)構(gòu)單元b，以及連接酯基；其中，所述多羥基化合物、一元羧酸、一元羧酸酯各自獨(dú)立地含有兩個(gè)以上端羥基；

17、所述第一烯基單體選自具有式(13)所示結(jié)構(gòu)的單體、具有式(14)所示結(jié)構(gòu)的單體和具有式(15)所示結(jié)構(gòu)的單體中的至少一種；

18、

19、

20、所述第二烯基單體選自具有式(16)所示結(jié)構(gòu)的單體、具有式(17)所示結(jié)構(gòu)的單體和具有式(18)所示結(jié)構(gòu)的單體中的至少一種；

21、

22、所述疏水單體為具有式(19)所示結(jié)構(gòu)的單體；

23、

24、其中，r1、r2各自獨(dú)立地選自-h或c1-c3的烷基；r3、r4、r5各自獨(dú)立地選自-h或c1-c2的烷基；r6、r7、r9、r10各自獨(dú)立地選自c1-c2的烷基；r8、r11各自獨(dú)立地選自c1-c2的亞烷基；r12為c6-c24的烷基；r13選自-h或c1-c2的烷基；m為10-60的整數(shù)；

25、所述樹枝狀聚酯基體：第一烯基單體：第二烯基單體：疏水單體的重量比為1：(0.5-50)：(0.5-100)：(0.5-50)。

26、本發(fā)明第三方面提供前述第二方面所述的制備方法制得的聚合物。

27、本發(fā)明第四方面提供前述第一方面或第三方面所述的聚合物在水基鉆井液中作為提切劑的應(yīng)用。

28、本發(fā)明第五方面提供一種水基鉆井液，含有前述第一方面或第三方面所述的聚合物。

29、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

30、(1)本發(fā)明提供的聚合物以含大量端羥基的樹枝狀聚酯為核心，在該樹枝狀聚酯的表面接枝含有特定結(jié)構(gòu)單元的長鏈，該聚合物可在水中分散，并能夠通過疏水締合作用形成疏水微區(qū)，使得聚合物在高溫環(huán)境下具有相對穩(wěn)定的三維立體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，減弱高溫對鏈狀聚合物穩(wěn)定性的影響，進(jìn)而具有優(yōu)異的抗溫性能，抗溫達(dá)160℃；

31、(2)本發(fā)明提供的聚合物作為鉆井液添加劑，能夠在高溫條件下具有優(yōu)異的提切、增黏效果；

32、(3)制備本發(fā)明的聚合物所采用的樹枝狀聚酯可通過一步反應(yīng)合成，簡便易得；本發(fā)明提供的聚合物制備條件溫和，反應(yīng)過程易于控制，利用工業(yè)化生產(chǎn)制備。

技術(shù)特征：

1.一種聚合物，其特征在于，包括樹枝狀聚酯基體，以及接枝在所述樹枝狀聚酯基體表面上的聚合物鏈段；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中，所述聚合物中，樹枝狀聚酯基體：結(jié)構(gòu)單元c1：結(jié)構(gòu)單元c2：結(jié)構(gòu)單元d的重量比為1：(0.5-20)：(0.5-50)：(0.5-20)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物，其中，所述結(jié)構(gòu)單元c1選自具有式(8)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元、具有式(9)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元和具有式(10)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元中的至少一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的聚合物，其中，所述結(jié)構(gòu)單元c2選自具有式(11)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元和/或具有式(12)所示結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的聚合物，其中，所述結(jié)構(gòu)單元d中，r12為c12-c22的烷基；r13為-h或甲基；m為10-50的整數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的聚合物，其中，所述多羥基化合物選自季戊四醇、雙季戊四醇和三羥甲基丙烷中的一種；

7.一種聚合物的制備方法，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，樹枝狀聚酯基體：第一烯基單體：第二烯基單體：疏水單體的重量比為1：(0.5-20)：(0.5-50)：(0.5-20)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述第一烯基單體選自丙烯酰胺、n-乙烯基甲酰胺和n-乙烯基-2-吡咯烷酮中的至少一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第二烯基單體選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和/或2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸。

11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述疏水單體的結(jié)構(gòu)式中，r12為c12-c22的烷基；r13為-h或甲基；m為10-50的整數(shù)。

12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多羥基化合物選自季戊四醇、雙季戊四醇和三羥甲基丙烷中的一種；

13.根據(jù)權(quán)利要求7-12中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，引發(fā)所述聚合反應(yīng)的方式包括引發(fā)劑引發(fā)聚合、紫外光引發(fā)聚合或微波引發(fā)聚合；

14.根據(jù)權(quán)利要求7-13中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述聚合反應(yīng)的條件包括：在無氧條件下進(jìn)行反應(yīng)；ph為5-9；溫度為30-50℃；時(shí)間為0.5-8h。

15.權(quán)利要求7-14中任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的聚合物。

16.權(quán)利要求1-7、16中任意一項(xiàng)所述的聚合物在水基鉆井液中作為提切劑的應(yīng)用。

17.一種水基鉆井液，含有權(quán)利要求1-6、15中任意一項(xiàng)所述的聚合物。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的水基鉆井液，其中，所述聚合物：所述水基鉆井液中所含水的重量比為(1-5)：100。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及石油鉆井助劑領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物及其制備方法和應(yīng)用以及水基鉆井液。所述聚合物包括：樹枝狀聚酯基體，以及接枝在所述樹枝狀聚酯基體表面上的聚合物鏈段；所述樹枝狀聚酯基體含有來自多羥基化合物的結(jié)構(gòu)單元A、來自一元羧酸或一元羧酸酯的結(jié)構(gòu)單元B，以及連接酯基；其中，所述多羥基化合物、一元羧酸、一元羧酸酯各自獨(dú)立地含有兩個(gè)以上端羥基；所述聚合物鏈段含有結(jié)構(gòu)單元C1、結(jié)構(gòu)單元C2和結(jié)構(gòu)單元D；所述聚合物中，樹枝狀聚酯基體：結(jié)構(gòu)單元C1：結(jié)構(gòu)單元C2：結(jié)構(gòu)單元D的重量比為1：(0.5?50)：(0.5?100)：(0.5?50)。該聚合物作為水基鉆井液添加劑，能夠在高溫條件下具有優(yōu)異的提切、增黏效果，可抗溫160℃。

技術(shù)研發(fā)人員：王琳,錢曉琳,肖瑤,宣揚(yáng),王海波,楊小華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6