[发明专利]可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

水平井可钻式石英砂滤管防砂配套管柱在伸入水平高温井时需要有一定弯曲度，因此，在连接套管之间的连接胶需要有一定韧性及高温耐受性，但当进入水平井后，需要该连接胶固定硬化，从而达到完全密封缝隙及方便粉碎取出的目的。如公开号为：CN101343992的中国专利公开了一种水平井可钻式石英砂滤管防砂配套管柱，由封隔器、石英砂滤管、可钻式中心管、可钻式扶正器和可钻式丝堵组成，其特征在于在水平井伸向油层的套管中心设置一根可钻式中心管，直穿过防砂油层的横断面，可钻式中心管后端设有封隔器，封隔可钻式中心管与油层套管的环形空间；前端设置一个可钻式丝堵，在封隔器和可钻式丝堵之间的中心管上套有若干个石英砂滤管，在石英砂滤管之间设置有可钻式扶正器。该专利在使用时就存在没有合适的密封胶，常常产生缝隙密封不牢或韧性不佳，套管伸入水平高温井困难等问题。水平井热采技术具有扩大可采储量、增强度汽能力、减少油田开发所用井数等优点，该技术的应用开发越来越受到人们的关注，但其对可钻式石英砂滤管防砂配套管柱之间密封胶的性能要求更加苛刻。解决上述问题的方法就是研制一种密封胶，要求密封胶具有良好的弹性，使其容易变形，从而进入水平井，但是在进入后，在水平井内温度达到160-250℃的条件下，密封胶硬化，韧性降低，脆性提高，一旦滤砂管失效该连接胶可方便钻碎，便于取出。目前，普通的密封胶难以满足水平井热采井的作业要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用。该聚硅氧烷改性聚氨酯引入了聚硅氧烷，来加强其柔性，制备室温下成橡胶态，柔性好，高温下进一步交联，性能得到提高，随着交联密度的提高，弹性性能下降，变得质脆的特殊聚氨酯材料。

本发明是通过以下步骤实现的：

一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯，其特征在于，分子量为3000～8000，通过如下方法制得：

(1)将正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩尔比1∶2～6∶2～6的比例混合均匀，然后进行水解，水解完成后，静置分层，取有机相，干燥，脱除小分子，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；

(2)取步骤(1)制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷100质量份、脂肪类醇3-10质量份和催化剂2-5质量份溶解在有机溶剂中，然后在40～60℃条件下，滴加多异氰酸酯80-100质量份，进行聚合反应8～10h；

(3)待步骤(2)聚合反应后，蒸除溶剂，加入2-5质量份过氧化物，升温至75-85℃，即得可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯。

可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯的制备方法，步骤如下：

(1)将正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩尔比1∶2～6∶2～6的比例混合均匀，然后进行水解，水解完成后，静置分层，取有机相，干燥，脱除小分子，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；

(2)取步骤(1)制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷100质量份、脂肪类醇3-10质量份和催化剂2-5质量份溶解在有机溶剂中，然后在40～60℃条件下，滴加多异氰酸酯80-100质量份，进行聚合反应8～10h；

所述多异氰酸酯中的异氰酸酯基与含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪类醇中所含羟基的摩尔比为1∶1.1～1.5；

(3)待步骤(2)聚合反应后，蒸除溶剂，加入2-5质量份过氧化物，升温至75-85℃，即得可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯。

所述的步骤(1)中，含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷中平均每个分子中乙烯基的个数不少于10个，平均每个分子中羟基的个数不少于3个。

所述的步骤(2)中，多异氰酸酯选自：2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯之一或任意配比的组合。

所述的步骤(2)中，脂肪类醇选自：乙二醇、丙三醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、丁二醇之一或任意配比的组合。

所述的步骤(2)中，催化剂选自：叔胺类、金属有机化合物类、有机磷类之一。

所述的金属有机化合物类为二丁基二月桂酸锡。

所述的步骤(2)中，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，甲苯，丙酮，丁酮，四氢呋喃，二氧六环，环己酮。