一种抗剪切超支化聚合物驱油剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于化工生产技术领域，尤其涉及一种抗剪切超支化聚合物驱油剂及其制备方法和应用，用乙二胺和丙烯酸甲酯通过一步法合成了超支化单体后利用马来酸酐改性使分子链上具有双键，然后再将其引入到AA、AM、AMPS中参与聚合，超支化聚合物合成方法如下：在反应器中加入丙烯酸AA，加入纯水，用NaOH调节pH，待溶液冷却后依次加入AM、AMPS、超支化单体TA与水，然后放置在恒温水浴锅中，再加入引发剂，反应一段时间后利用洗涤、粉碎、干燥，制得AM/NaAA/AMPS/TA四元共聚物。本发明专利技术合成简单，表现出良好的抗剪切性能，在经过高强度剪切后，聚合物仍有较高的黏度，实现良好的流度控制能力，能有效地提高原油采收率约12％。

An anti shear hyperbranched polymer flooding agent and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种抗剪切超支化聚合物驱油剂及其制备方法和应用
本专利技术属于化工生产
，尤其涉及一种抗剪切超支化聚合物驱油剂及其制备方法和应用。
技术介绍
目前三次采油主要分为：化学驱、气驱、热力驱、微生物驱四大方向，其中化学驱因为技术简单，成本低廉成为三次采油的主攻方向。截止目前，化学驱发展形成了3种主要的工艺技术：表面活性剂驱、聚合物驱和碱水驱。聚合物驱因其有简单性、高效性、低廉性而成为广大研究者的首选目标。聚合物驱是在注入水中加入少量水溶性高分子，通过增加水相黏度、降低水相渗透率来扩大波及效率从而提高采收率。油田上通常采用的聚合物药剂为部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，它能有效增加水相黏度，改善油水流度比。但是该聚合物溶液在配制(搅拌)、输运(管道、泵、阀、弯道)、注入(油管、射孔孔眼)和流经地层孔隙介质的过程中都会发生剪切，其黏度损失可达到50％～70％。目前主要通过增加聚合物分子量和对聚合物分子结构进行改性以提高聚合物的抗剪切性能。增加聚合物分子量能明显提高聚合物的增稠性能，使经过剪切后的聚合物溶液黏度相对低分子量聚合物较高，然而仍未能解决其在高温、高盐油藏环境中增黏性变差的缺点；对聚合物的分子结构进行改性，目前主要通过在聚丙烯酰胺的线性分子链上加入疏水基团等抗温、抗盐功能基团，可以在一定程度上增强了驱油用聚合物抗温、抗盐性能，然而，由于聚合物自身仍为线型结构，仍会在进入地层前被剪断而使黏度大幅度降低。近年来，超支化大分子由于其具有高度支化的三维球状结构及众多活性端基表现出与线型分子截然不同的性质而受到研究人员的广泛关注。超支化大分子由于表面富含活性端基而易于改性成为所需功能单体。而为了解决聚合物在地层中抗剪切性差的缺点，近年来已有部分石油研究者们通过引入改性的超支化大单体将线性的聚丙烯酰胺改造成拓扑结构的超支化聚合物。专利CN102492092公开了可逆加成-断裂转移的反相乳液聚合制备了超支化离子型酰胺类聚合物，反应条件苛刻，成本高，且为阳离子型聚合物，不适合驱油剂而被用做絮凝剂。CN103320112A公开了改性树形聚酰胺-胺与聚丙烯酰胺、丙烯酸钠共聚制备的超支化聚合物，但是树形聚酰胺-胺是采用逐步法合成的，合成步骤较多且提纯繁琐，原料浪费严重。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种抗剪切超支化聚合物驱油剂及其制备方法和应用。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种抗剪切超支化聚合物驱油剂，结构通式如下:其中，n为1-10000，x为1-10000，y为1-10000，z为1-10000，TA结构如下：本专利技术提供一种抗剪切超支化聚合物驱油剂的制备方法，包括以下步骤：A、0℃、氮气保护条件下，在250mL的三口烧瓶中加入10.25g甲醇，搅拌下缓慢加入13.52g乙二胺，用恒压滴液漏斗缓慢向三口烧瓶中滴加17.28g丙烯酸甲酯，搅拌反应24h后，随后将反应溶液在真空度95KPa、60℃下旋转蒸馏2h得浅绿色溶液，然后升高温度至120℃继续反应6h得到棕绿色胶体；B、将步骤A得到的棕绿色胶体取5g于单口烧瓶中，加入10gN，N二甲基甲酰胺溶解，另取3.75g顺丁烯二酸酐溶解于7.5gN，N二甲基甲酰胺中，用恒压滴液漏斗以每秒一滴的速度滴加至单口烧瓶中，溶液全程搅拌，滴加完毕后，用橡胶塞密封放入70℃的恒温水浴锅中反应6h，然后用三氯甲烷萃取、洗涤，最后得到产物A；C、称取3.81g丙烯酸于125mL广口瓶中，加入10mL水，用NaOH调节体系的pH为7，冷却后，搅拌条件下依次加入7.41g的丙烯酰胺、0.0625g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.375g甲酸钠水溶液与3.75g产物A水溶液混匀，配制成质量分数25％的混合料水溶液，放入40℃恒温水浴锅中，然后加入0.026g亚硫酸氢钠和0.012g过硫酸铵，然后继续反应6h后，用无水乙醇洗涤产物，随后粉碎、烘干，制得本专利技术抗剪切超支化聚合物驱油剂。作为本专利技术进一步优选，在步骤C中，所述产物A水溶液的质量分数为1％。作为本专利技术进一步优选，在步骤C中，所述甲酸钠水溶液的质量分数为1％。本专利技术还提供了一种抗剪切超支化聚合物驱油剂在油田中的应用。本专利技术的有益效果是：与传统的线型聚丙烯酰胺相比，本专利技术的超支化聚合物驱油剂为拓扑型结构，聚合物溶液分子链间相互作用力较强，在经过高速剪切后仍具有较高的表观黏度，能在地层孔隙中建立起较高的残余阻力系数，实现良好的流度控制能力，能有效地提高聚合物溶液的扩大波及体积系数和盲端扫油效率从而提高聚合物驱油采收率，而且相比较于采用树形PAMAM改性的超支化聚合物，其合成更为简单，且成本更低，极具应用价值。附图说明图1为本专利技术超支化骨架单体TA的红外光谱图；图2为本专利技术超支化聚合物驱油剂红外光谱图；图3为本专利技术超支化聚合物驱油剂表观黏度和浓度的关系；图4为本专利技术超支化聚合物驱油剂溶液剪切强度和剪后黏度的关系；图5岩心流动实验模拟装置；图6为本专利技术超支化聚合物驱油剂溶液室内模拟剪切后注入压力曲线图；图7为本专利技术超支化聚合物驱油剂溶液室内模拟剪切后提高采收率(EOR)图。附图中，各标号所代表的部件如下：1、水槽，2、平流泵，3、第一中间容器，4、第二中间容器，5、第三中间容器，6、压力传感器，7、一维填砂模型，8、量筒，9、电脑。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例A、0℃、氮气保护条件下，在250mL的三口烧瓶中加入10.25g甲醇，搅拌下缓慢加入13.52g乙二胺，用恒压滴液漏斗缓慢向三口烧瓶中滴加17.28g丙烯酸甲酯，搅拌反应24h后，随后将反应溶液在真空度95KPa、60℃下旋转蒸馏2h得浅绿色溶液，然后升高温度至120℃继续反应6h得到棕绿色胶体，产率为86.03％；B、将步骤A得到的棕绿色胶体取5g于单口烧瓶中，加入10gN，N二甲基甲酰胺溶解，另取3.75g顺丁烯二酸酐溶解于7.5gN，N二甲基甲酰胺中，用恒压滴液漏斗以每秒一滴的速度滴加至单口烧瓶中，溶液全程搅拌，滴加完毕后，用橡胶塞密封放入70℃的恒温水浴锅中反应6h，然后用三氯甲烷萃取、洗涤，最后得到产物A(该产物A即为超支化骨架单体TA)；C、称取3.81g丙烯酸于125mL广口瓶中，加入10mL水，用NaOH调节体系的pH为7，冷却后，搅拌条件下依次加入7.41g的丙烯酰胺、0.0625g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.375g质量分数为1％的甲酸钠水溶液与3.75g质量分数为1％的产物A水溶液混匀，配制成质量分数25％的混合料水溶液，放入40℃恒温水浴锅中，然后加入0.026g亚硫酸氢钠和0.012g过硫酸铵，然后继续反应6h后，用无水乙醇洗涤产物，随后粉碎、烘干，制得本专利技术抗剪切超支化聚合物驱油剂。实验例1、超支化骨架单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗剪切超支化聚合物驱油剂，其特征在于，结构通式如下:/n

【技术特征摘要】
1.一种抗剪切超支化聚合物驱油剂，其特征在于，结构通式如下:



其中，n为1-10000，x为1-10000，y为1-10000，z为1-10000，TA结构如下：





2.一种抗剪切超支化聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、0℃、氮气保护条件下，在250mL的三口烧瓶中加入10.25g甲醇，搅拌下缓慢加入13.52g乙二胺，用恒压滴液漏斗缓慢向三口烧瓶中滴加17.28g丙烯酸甲酯，搅拌反应24h后，随后将反应溶液在真空度95KPa、60℃下旋转蒸馏2h得浅绿色溶液，然后升高温度至120℃继续反应6h得到棕绿色胶体；
B、将步骤A得到的棕绿色胶体取5g于单口烧瓶中，加入10gN，N二甲基甲酰胺溶解，另取3.75g顺丁烯二酸酐溶解于7.5gN，N二甲基甲酰胺中，用恒压滴液漏斗以每秒一滴的速度滴加至单口烧瓶中，溶液全程搅拌，滴加完毕后，用橡胶塞密封放入70℃的恒温水浴锅中反...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖南君，李俊，温小虎，郑学成，李敏，蔡露，余俊蓉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51