一種樹枝狀聚合物和樹枝狀聚合物單體及其製備方法和應用的製作方法

2023-07-01 20:21:26

一種樹枝狀聚合物和樹枝狀聚合物單體及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種樹枝狀聚合物和樹枝狀聚合物單體及其製備方法和應用，該樹枝狀聚合物單體具有Z』-(Q)n-Y所示的結構，其中Z』表示下述式（a）和/或式（b）所示的結構，Q表示該樹枝狀聚合物單體的樹枝狀重複結構單元，n表示該樹枝狀聚合物單體的代數，為2-6的整數，Y表示含有SO3-和COO-的基團，R2-R4相同或不同，各自獨立地為H或碳原子數為1-5的烷基。該單體可以作為共聚單體製備油田用超支化聚合物，所得超支化聚合物可以用作鑽井液抑制性降濾失劑、絮凝劑、包被劑，耐溫抗鹽的聚合物驅油劑，壓裂液稠化劑等，該單體也可以用於製備其他用途支化的水溶性聚合物及乳液聚合的內表面活性劑。
【專利說明】一種樹枝狀聚合物和樹枝狀聚合物單體及其製備方法和應 用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種樹枝狀聚合物和樹枝狀聚合物單體以及它們的製備方法和應用。

【背景技術】
[0002] 在乳液聚合方面，通過使用合適的表面活性劑，得到的乳液或反相乳液，使得應用 體系的產品質量得到質的飛躍，但聚合反應殘留的表面活性劑也帶來一系列的問題。目前， 已經有很多專利文獻提出在乳液聚合過程中使用某些可聚合表面活性劑。例如，US4939283 闡述了一種由傳統非離子表面活性劑與烯丙氧基縮水甘油醚反應得到的可聚合表面活性 齊[J，US5296627闡述了一種乙烯封端的烯丙氧基可聚合表面活性劑，US6649718闡述了一種 由長鏈環氧烷烴和烯丙醇反應得到的可聚合表面活性劑，US7026418闡述了一種含有可聚 合雙鍵的環氧烷烴和縮水甘油醚的共聚物作為表面活性劑，CN102489215A公開了一種兩性 反應型表面活性劑，CN101982224A公開了一種含有烯丙基或甲基烯丙基的可聚合表面活性 齊U，該可聚合表面表面活性劑由縮水甘油醚化合物和烯丙醇或甲基烯丙醇進行醚化反應， 得到的產物再進行環氧加成得到。
[0003] 在石油鑽井過程中，鑽遇地層日趨複雜，特殊井、超深井和複雜井數量逐年增加， 這對鑽井液提出了更高的要求。在頁巖氣為代表的非常規油氣的開發，為了滿足井壁穩定 和潤滑防卡的需要，國外60%?70%的頁巖氣水平井鑽井採用油基鑽井液體系。由於油基 鑽井液成本商，對環保有汙染，因此水基鑽井液是最終的選擇。研究表明，活性頁巖在商濃 度CaCl 2水溶液中會發生失水(或脫水）現象，可見，針對頁巖氣水平井鑽井的需要，探索應 用水基CaCl2/聚合物鑽井液，無論從降低成本，還是環境保護的角度講均十分必要。由於 目前的線性聚合物在高礦化度條件下增粘能力下降，已不能完全滿足鑽井的需要，因此目 前水基CaCl 2/聚合物鑽井液的重點是開發適用於水基CaCl2/聚合物鑽井液的聚合物處理 劑。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於提供一種樹枝狀聚合物和樹枝狀聚合物單體以及它們的製備 方法和應用，由該樹枝狀聚合物單體聚合得到的聚合物可以有效地的提高驅油劑的耐溫抗 鹽能力和抑制能力，能夠用於水基CaCl 2/聚合物鑽井液的製備。
[0005] 本發明提供了一種樹枝狀聚合物，該樹枝狀聚合物具有Z-(Q)n_Y所示的結構，其 中Z表示能夠與醯滷發生縮合反應的基團，Q表示該樹枝狀聚合物的樹枝狀重複結構單元， η表示該樹枝狀聚合物的代數，為2-6的整數，Y表示含有SCV和C0CT的基團。
[0006] 本發明還提供了一種樹枝狀聚合物單體，該樹枝狀聚合物單體具有Z' -(Q)n-Y所 示的結構，其中Z'表示下述式（a)和/或式（b)所示的結構，Q表示該樹枝狀聚合物單體的 樹枝狀重複結構單元，η表示該樹枝狀聚合物單體的代數，為2-6的整數，Y表示含有SO,和 C0CT的基團，

【權利要求】
1. 一種樹枝狀聚合物，該樹枝狀聚合物具有z-(Q) η-γ所示的結構，其中Z表示能夠與 醯滷發生縮合反應的基團，Q表示該樹枝狀聚合物的樹枝狀重複結構單元，η表示該樹枝狀 聚合物的代數，為2-6的整數，Υ表示含有SCV和COCT的基團。
2. 根據權利要求1所述的樹枝狀聚合物，其中，Ζ為0Η或NH2, Q為下述式（I)所示結 構，Υ為下述式（II)所示結構，
式（I)中，&表示碳原子數為1-5的亞烷基，R2-R4相同或不同，各自獨立地為Η或碳原 子數為1-5的烷基，且η個式（I)所示結構中的Ri-R4各自獨立地相同或不同； 式（II)中，R8-R13相同或不同，各自為Η或碳原子數為1-5的烷基，p和q相同或不同， 各自獨立地為0-5的整數，Μ為H、Na或K。
3. 根據權利要求2所述的樹枝狀聚合物，其中，所述樹枝狀聚合物具有下述式（III)和 /或式（IV)所示結構，
Z、RrR4、R8-R13、Μ、p和q的定義與權利要求2相同。
4. 根據權利要求2或3所述的樹枝狀聚合物，其中，Z為OH，&為CH2CH2, R2-R4、R8-R13 均為H，M為Na，p和q均為0。
5. -種樹枝狀聚合物單體，該樹枝狀聚合物單體具有Z' -(Q)n-Y所示的結構，其中Z' 表示下述式（a)和/或式（b)所示的結構，Q表示該樹枝狀聚合物單體的樹枝狀重複結構單 元，η表示該樹枝狀聚合物單體的代數，為2-6的整數，Y表示含有SCV和C0CT的基團，
R14-R16相同或不同，各自獨立地為Η或碳原子數為1-5的烷基。
6. 根據權利要求5所述的樹枝狀聚合物單體，其中，Q為下述式（I)所示結構，Υ為下 述式（Π )所示結構，
其中，式（I)中，Ri表示碳原子數為1-5的亞烷基，R2-R4相同或不同，各自獨立地為Η 或碳原子數為1-5的烷基，且η個式（I)所示結構中的Ri-R4各自獨立地相同或不同； 式（II)中，R8-R13相同或不同，各自為Η或碳原子數為1-5的烷基，p和q相同或不同， 各自獨立地為0-5的整數，Μ為H、Na或K。
7. 根據權利要求6所述的樹枝狀聚合物單體，其中，所述樹枝狀聚合物單體具有下述 式（1)、式（2)、式（3)和式（4)中任意一項所示的結構，

RrR4、R8-R16、Μ、p和q的定義與權利要求6相同。
8.根據權利要求7所述的樹枝狀聚合物單體，其中，該樹枝狀聚合物單體具有式（1)和 /或式（3)所示結構，且式（1)和式（3)中，&為012012, R2_R13均為H，Μ為Na，p和q均為 0〇
9. 一種樹枝狀聚合物的製備方法，該方法包括以下步驟： (1) 製備具有下述式（5)和/或式（6)所示結構的中間體，
式（5)和式（6)中，Z、Ri-R4的定義與權利要求6相同， (2) 在親核加成反應條件下，將該中間體與下述式（7)所示的不飽和酸酐接觸，形成含 不飽和鍵的羧酸醯胺，
式（7)中，R8-R13、p和q的定義與權利要求6相同， (3)在30-100°C反應條件下，將步驟（2)所得含不飽和鍵的羧酸醯胺與亞硫酸和/或 亞硫酸的鹼金屬鹽接觸。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述不飽和酸酐為馬來酸酐。
11. 一種樹枝狀聚合物單體的製備方法，該方法包括採用權利要求9-10中任意一項所 述的方法製備樹枝狀聚合物，然後在縮合反應條件下，使該樹枝狀聚合物與不飽和醯滷接 觸。
12. 權利要求1-4中任意一項所述的樹枝狀聚合物以及權利要求5-8中任意一項所述 的樹枝狀聚合物單體在製備鑽井液降濾失劑、驅油劑、壓裂液稠化劑和油田水處理劑中的 應用。
【文檔編號】C09K8/035GK104250380SQ201310256162
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月25日 優先權日:2013年6月25日
【發明者】王中華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化中原石油工程有限公司鑽井工程技術研究院