[发明专利]一种聚酯类树枝状聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚酯类树枝状聚合物及其制备方法和应用，所述聚酯类树枝状聚合物由端羟基树枝状聚酯与烯基单体聚合得到；所述端羟基树枝状聚酯由含两个以上端羟基的化合物与含两个以上端羟基的羧酸进行酯化反应得到；或者，所述端羟基树枝状聚酯由含两个以上端羟基的化合物与含两个以上端羟基的羧酸酯进行酯交换反应得到。本发明的聚酯类树枝状聚合物的封堵和降滤失剂性能优异，在显著降低滤失量的同时可有效降低泥饼渗透性，可有效封堵井壁微裂缝，兼具封堵和降滤失的双重效果。

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体涉及一种聚酯类树枝状聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

树枝状聚合物是一类具有树枝型结构的新型高分子，表面富集大量的官能团，分子本身具有纳米尺寸且内部存在空腔，由于其高度支化的拓扑形态，使得树枝状分子在三维空间中具有类似球形的紧凑结构。目前树枝状聚合物在石油工程领域的研究刚刚起步，主要集中在利用其特殊的流变性和端基活跃的反应性，研究较多的是提高油田采收率的抗剪切聚合物和钻井液用胺基抑制剂。中国专利文件CN 106519254 B公开了一种树枝状季铵盐页岩抑制剂，能有效抑制活性泥页岩(高含蒙脱石)的水化分散；中国专利文件CN106520085 A公开了一种树枝状聚醚泥页岩抑制，具有优良的页岩抑制性能，能够显著抑制泥页岩水化膨胀和分散。

聚合物降滤失剂是保障钻井液性能的关键助剂，现场用量很大。抗高温、抗盐聚合物降滤失剂的一直是研究的重点和难点。高温下链状聚合物降滤失剂分子的断链、高价盐中分子链的折叠或缠绕等，导致其减弱甚至失去降滤失的作用。封堵剂在封堵井壁微裂缝的同时也可降低泥饼的渗透率，从而辅助降低滤失量。目前国内外有机纳米封堵剂主要以聚合物纳米复合材料为主，如贝克休斯公司开发的可变形的纳米级封堵聚合物MAX-SHIELD，为平均粒度小于0.2μm的羧基丁苯乳胶或磺化丁苯乳胶，加量3％时可在井壁表面形成一层致密膜结构，阻止水分子通过，达到封堵效果和井壁稳定作用。

将树枝状聚合物引入石油工程领域，可为解决一些复杂技术难题提供新的手段，但目前对树枝状聚合物钻井液封堵降滤失剂方面的研究较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在钻井液封堵降滤失剂的研究中，涉及树枝状聚合物方面的研究较少，可供选择树枝状聚合物很少；封堵、降滤失的效果有待提升。

针对以上技术问题，本发明提供一种聚酯类树枝状聚合物的制备方法，所述聚酯类树枝状聚合物由端羟基树枝状聚酯与烯基单体聚合得到；所述端羟基树枝状聚酯由含两个以上端羟基的化合物与含两个以上端羟基的羧酸进行酯化反应得到；或者，所述端羟基树枝状聚酯由含两个以上端羟基的化合物与含两个以上端羟基的羧酸酯进行酯交换反应得到。

本发明中的端羟基树枝状聚酯为低聚物，是以含两个以上端羟基的化合物为核，通过作为核的化合物的端羟基与羧基化合物进行酯化，得到一代端羟基树枝状聚酯，由于羧基化合物也含有两个以上端羟基，因此羧基化合物还可以与一代端羟基树枝状聚酯再进行酯化反应得到二代端羟基树枝状聚酯；依次类推，可以得到三代、四代、五代等端羟基树枝状聚酯。

本发明的端羟基是指羟基位于化合物的端部，既包括化合物主链的端部，也包括化合物支链的端部；化合物的羧基也必然位于端部。位于端部的羟基和羧基具有较大的酯化反应的反应活性，易于形成端羟基树枝状聚酯。由于端羟基树枝状聚酯是由羟基与羧基缩聚得到，因此本发明最终得到的树枝状聚合物称为聚酯类树枝状聚合物。

同样地，当端羟基树枝状聚酯由含两个以上端羟基的化合物与含两个以上端羟基的羧酸酯进行酯交换反应得到时，虽然含两个以上端羟基的羧酸酯中，酯基不位于末端，但是酯交换反应同样也可以达到酯化反应相同的效果。酯化反应是缩聚生成酯和水，而本发明中的酯交换是生成酯和醇，生成的醇一般是小分子的物质(如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)，在反应过程中生成的水或低碳醇经减压蒸馏除去，不会影响后续的反应。