[发明专利]一种甜菜碱型聚硅氧烷、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种甜菜碱型聚硅氧烷、其制备方法及其应用，涉及油田化学技术领域，制备所述聚硅氧烷的原料包含：八甲基环四硅氧烷，四甲基四氢环四硅氧烷，六甲基二硅氧烷，第一单体，第二单体，催化剂，引发剂；其制备方法为：取原料，取八甲基环四硅氧烷，四甲基四氢环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷及引发剂在酸性条件下聚合得到含氢聚硅氧烷，将含氢聚硅氧烷与第一单体在催化剂作用下制得叔胺基聚硅氧烷；将叔胺基聚硅氧烷与第二单体进行季铵化反应，减压蒸馏得产物。还提供甜菜碱型聚硅氧烷在水基钻井液页岩抑制剂的应用。本聚合物具有高的热稳定性和化学稳定性，具备良好的抗高温性，抑制性能良好，用量少可以降低成本。

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，具体为一种甜菜碱型聚硅氧烷、其制备方法及其应用。

背景技术

由于对石油资源的需求日益增加，对非常规页岩气的研究已成为一个热门的研究课题。然而，由于地层压力高、温度高、岩性复杂等因素的影响，深层钻井作业面临着严峻的挑战。油基钻井液以其润滑性、抑制性和高温稳定性著称，但其使用受到其成本和环境法规的限制。另一方面，水基钻井液以其环境友好、流变性能显著、性能优良等特点在钻井作业中得到了广泛的应用。然而地层中的水敏性泥页岩可以通过吸收水基钻井液中的游离水而膨胀，从而导致裂缝发育、井筒坍塌和经济损失等问题。因此，强抑制性水基钻井液体系成为了研究的重点，开发新型高性能页岩抑制剂又成为了水基钻井液体系研究的关键。

公开号为CN202210210471的发明专利，公开了一种水基钻井液用含氟硅聚合物页岩抑制剂的制备方法，该抑制剂使用笼形聚倍半硅氧烷硅烷单体以及含氟丙烯酸酯类单体，能够显著改变岩石表面润湿性，使亲水性页岩转变为疏水性页岩；具有良好抑制性，能显著降低黏土水化膨胀，抑制页岩水化分散。该抑制剂具有良好的抑制性能，但抗高温能力较差，且制备过程繁琐成本较高。公开号为CN201611193488的发明专利，公开了一种钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物及其制备方法，吸附包覆粘土颗粒能力强，它能有效的降低页岩的膨胀系数，减小粘土的造浆率，抑制页岩的水化分散，提高井壁的稳定性，抑制垮塌，有效的保护油气层。该抑制剂具备一定的环境友好性，但抗温能力差且抑制性能有待提升。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有页岩抑制剂抗高温能力较差、抑制性能不佳、制备方法复杂的问题，本发明提供一种能够有效减少泥页岩水化，提高井壁稳定性且具有良好抗高温能力的水基钻井液用甜菜碱型聚硅氧烷页岩抑制剂及其制备方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种甜菜碱型聚硅氧烷，制备所述聚硅氧烷的原料包含：八甲基环四硅氧烷，四甲基四氢环四硅氧烷，六甲基二硅氧烷，第一单体，第二单体，催化剂，

引发剂；所述聚硅氧烷的结构式如下所示：

进一步的，所述第一单体的结构通式为其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅各自独立地为具有1至20个碳原子的相同或不同的、枝化的或未枝化的、脂肪族或芳香族烃基。

进一步的，所述第二单体的结构通式为中的任一种，其中R₆、R₈为卤族元素，R₇、R₉、R₁₀独立地为具有1至20个碳原子的相同或不同的、枝化的或未枝化的、脂肪族或芳香族烃基。

进一步的，所述催化剂为铂(0)-1，3-二乙烯-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。

进一步的，所述催化剂的加入量为单体总质量的0.3％-0.5％wt。

进一步的，所述引发剂为强酸性离子交换树脂。

本发明还提供上述的一种甜菜碱型聚硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：