[发明专利]一种水溶性超支化聚合物驱油剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种水溶性超支化聚合物驱油剂及其制备方法。

背景技术

聚驱提高采收率技术已成为油田增储上产和稳油控水的重要技术之一，矿场试验与应用证实了其技术可靠性与经济有效性。一旦目标油藏选定，作为驱油体系的聚合物即成为该技术的基础与核心，而其中应用最为广泛的为部分水解聚丙烯酰胺类聚合物。但聚丙烯酰胺类聚合物在驱油过程中，往往会发生机械降解、热降解、微生物降解和化学降解等，导致溶液粘度下降，驱油效率降低。在注入泵前后，因机械泵的高速剪切，其溶液粘度可下降70％以上；温度超过50℃时，会发生化学热降解，温度越高降解速度越快，若在高价金属离子催化下，化学降解将显著加速；在高矿化度条件下，阳离子的屏蔽作用使聚合物分子上-COO^-的静电排斥作用被屏蔽，分子间相互缠绕作用减弱，分子运动阻力降低，溶液粘度下降，甚至形成凝聚而沉淀。随着技术日益成熟，聚合物驱油技术应用的油藏环境也由条件较好的一类油藏，逐渐向二、三类油藏转变，因此对聚合物的稳定性要求越来越高。如何最大限度地保持聚合物的粘度，是聚合物驱油体系设计中急需解决的重要问题，对提高聚合物驱油效率具有十分重要的意义。

目前人们广泛采用共聚分子改性的方法来改善聚合物的稳定性，主要包括两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物、多元组合共聚物及梳形聚合物。通过对聚丙烯酰胺分子改性研究，丰富了聚合物种类，提高产物的性能，但由于线性分子的局限性，提高的幅度有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种水溶性超支化聚合物驱油剂及其制备方法。

本发明所提供的水溶性超支化聚合物驱油剂由球形母核以及依次连接的丙烯酰胺-丙烯酸钠无规共聚链段及聚两性多爪型疏水功能链段组成，其中，所述丙烯酰胺-丙烯酸钠无规共聚链段的一端连接到所述球形母核上，另一端与所述聚两性多爪型疏水功能链段相连。

所述水溶性超支化聚合物驱油剂的结构示意图如图1所示。

所述的球形母核为端基富羟基的聚环糊精(HCD)。

所述端基富羟基的聚环糊精(HCD)具体可参考文献Characterization and structure of cyclodextrin-epichlorohydrin polymers-effects of synthesis parameters,E.Renard,G.Barnathan,A.Deratani,B.Sebille,1996,115-120中记载的方法进行制备。

具体地，所述端基富羟基的聚环糊精HCD是按照包括下述步骤的方法进行制备：在碱性条件下，将环糊精与环氧氯丙烷交联剂进行反应，即得。

所述环糊精为β-CD。

所述环糊精与环氧氯丙烷的质量比为1:0.2-0.3，具体可为1:0.236。

所述反应的温度为45-55℃，具体可为50℃，时间为5-8小时，具体可为6小时。

所述聚两性多爪型疏水功能链段由两性多爪型疏水功能单体聚合而成。

所述两性多爪型疏水功能单体为丙烯酸甜菜碱单体或丙烯酸溴代季铵盐单体，其中，所述丙烯酸甜菜碱单体结构式为：

所述丙烯酸溴代季铵盐单体的结构式为：

所述水溶性超支化聚合物驱油剂的粘均分子量为300万～1000万。

所述水溶性超支化聚合物驱油剂中，所述球形母核与丙烯酰胺-丙烯酸钠无规共聚链段及聚两性多爪型疏水功能链段的质量比依次为1：200-350：6-15。

本发明所提供的水溶性超支化聚合物驱油剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的：

(1)在惰性气氛下，将球形母核HCD与氧化还原引发剂进行反应，得到反应液1；

(2)向所述反应液1中依次缓慢加入丙烯酰胺单体、两性多爪型疏水功能单体对球形母核HCD进行接枝反应，得到含接枝有聚丙烯酰胺链段、聚两性多爪型疏水功能链段的球形母核HCD的反应体系；

(3)向所述反应体系中加入氢氧化钠粉末将其中的聚丙烯酰胺链段部分水解为聚丙烯酸钠链段，烘干后得到水溶性超支化聚合物驱油剂。

上述方法步骤(1)中，所述惰性气氛可为氮气气氛。

所述HCD以HCD水溶液的形式参与反应。

所述氧化还原引发剂选自下述至少一种：硝酸铈铵、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠和双氧水，具体可为硝酸铈铵。

所述氧化还原引发剂以氧化还原引发剂水溶液的形式参与反应。