一种钻井液用超支化有机硅抑制剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112980403A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号201911281714.3(22)申请日2019.12.13(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100028北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院(72)发明人褚奇(74)专利代理机构北京知舟专利事务所(普通合伙)11550代理人马营营(51)Int.Cl.C09K8/035(2006.01)C08G73/02(2006.01)权利要求书3页说明书16页附图1页(54)发明名称一种钻井液用超支化有机硅抑制剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种钻井液用超支化有机硅抑制剂及其制备方法，所述超支化有机硅抑制剂是将超支化聚乙烯亚胺的端胺基部分接枝硅氧烷和疏水基团，得到的所述超支化有机硅抑制剂。所述硅氧键可以实现与黏土的结合，而所述疏水基团可以赋予抑制剂一定的疏水性。本发明提供的超支化有机硅抑制剂可与水敏性黏土矿物发生牢固的化学吸附，可有效抑制水敏性黏土矿物的水化膨胀和水化分散。同时，引入的疏水基团提高了分子膜的疏水性，增加了黏土颗粒与水分子之间的排斥作用，延迟了水分子进入黏土内部的时间，而在实际的钻井施工中，延迟水敏性黏土矿物的水化时间，为水敏性岩屑的通过振动筛筛除提供了有利条件，这对于维护钻井液的性能提供了有利条件。CN112980403ACN112980403A权利要求书1/3页1.一种钻井液用超支化有机硅抑制剂，其分子结构的中心基团为超支化聚乙烯亚胺基团，分子结构的末端基团包括—NH2、式(I)所示基团和式(II)所示基团：其中，在式(I)中，n为0～10的整数，R1、R2和R3各自独立地选自烷基、烷氧基或主链含氧原子的烷氧基，且R1、R2和R3不同时为烷基；在式(II)中，R选自式(II-1)、式(II-2)或式(II-3)所示基团：在式(II-1)～式(II-3)中，x为3～17的整数，y为3～17的整数，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地选自—H或C1～C10的烷基。2.根据权利要求1所述的钻井液用超支化有机硅抑制剂，其特征在于，在式(I)中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C3的烷基、C1～C5的烷氧基或主链含氧原子的C2～C8烷氧基，且R1、R2和R3不同时为C1～C3的烷基；优选地，在式(I)中，R1、R2和R3各自独立地选自—CH3、—OCH3、—OCH2CH3、—OCH2CH2OCH3或—OCH2CH2OCH2CH2OCH3，且R1、R2和R3不同时为—CH3。3.根据权利要求1所述的钻井液用超支化有机硅抑制剂，其特征在于，在式(I)中，n为0～5的整数，优选n为2。4.根据权利要求1所述的钻井液用超支化有机硅抑制剂，其特征在于，在式(II-1)～式12345(II-3)中，x为11～17的整数，y为11～17的整数，R、R、R、R和R各自独立地选自—H或C1～C6的烷基、优选自—H、—CH3或—CH2CH3。5.根据权利要求1所述的钻井液用超支化有机硅抑制剂，其特征在于，所述超支化聚乙烯亚胺基团的相对分子质量为1200～750000g/mol，优选为1400～500000g/mol。6.根据权利要求1～5之一所述的钻井液用超支化有机硅抑制剂，其特征在于，以分子结构末端基团的总摩尔含量100mol％计，式(I)所示基团的含量为5mol％～50mol％，优选为10mol％～30mol％，更优选为10mol％～25mol％。7.根据权利要求1～5之一所述的钻井液用超支化有机硅抑制剂，其特征在于，以分子结构末端官能团的总摩尔含量100mol％计，式(II)所示基团的含量为1mol％～20mol％，优2CN112980403A权利要求书2/3页选为2mol％～12mol％。8.一种权利要求1～7之一所述钻井液用超支化有机硅抑制剂的制备方法，包括：以超支化聚乙烯亚胺、式(III)所示异氰酸酯基硅烷偶联剂和式(IV)所示取代异氰酸酯为原料，反应得到：在式(III)中，R1、R2和R3各自独立地选自烷基、烷氧基、主链含氧原子的烷氧基，且R1、R2和R3不同时为烷基，n为0～10的整数；R—N＝C＝O式(IV)；在式(IV)中，R选自式(II-1)、式(II-2)或式(II-3)所示基团：在式(II-1)～式(II-3)中，x为3～17的整数，y为3～17的整数，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地选自—H或C1～C10的烷基。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在式(III)中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C3的烷基、C1～C5的烷氧基或主链含氧原子的C2～C8烷氧基，且R1、R2和R3不同时为C1～