[发明专利]一种疏水缔合聚合物及其制备方法及用于耐高温压裂液

说明书

本发明公开了一种用于油田压裂液及提高采收率的缔合聚合物及其制备方法。其制备方法包括：(1)将0.05molβ‑环糊精和0.05mol马来酸酐溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，在80℃反应10小时,得到单体MAH‑β‑CD；(2)在冰浴中将0.1mol N,N‑双十二胺和6N氢氧化钠(50ml)加入二氯甲烷中并通入干燥氮气，用恒压漏斗将甲基丙烯酰氯(0.104mol)缓慢加入到二氯甲烷的混合溶液中，搅拌2小时，得到单体DiC₁₂AM；(3)将单体MAH‑β‑CD和DiC₁₂AM与丙烯酰胺，丙烯酸和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸加入到去离子水中，通氮气半小时，升温至45～60℃并加入引发剂，聚合反应6～8h即得到疏水缔合聚合物。用该聚合物制备的压裂液具有良好的增稠能力和抗温性，在油田压裂液及提高采收率中具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种油田压裂液和提高采收率用的疏水缔合聚合物稠化剂，其制备方法及用于耐高温压裂液。

背景技术

自20世纪40年代以来，压裂液诞生、发展以及不断应用，至今形成了一门涉及多个系统的学科。目前国内外使用的压裂液增稠剂主要是植物胶及其衍生物、黏弹性表面活性剂(VES)和合成聚合物。植物胶及其衍生物的增稠效果较好，但含有较多水不溶性植物纤维，且破胶后的大量残渣会堵塞压裂裂缝，直接影响压裂效果；化学改性后的植物胶性能得到改善，但在植物胶价格不稳定的情况下成本很难控制。VES压裂液体系不含有水不溶物，破胶简单无残渣，同时具备体系配制方法简单、无其他化学添加剂、施工简单的优点，但是该体系黏弹性表面活性剂用量大，成本高，限制了其在油田中的应用。

合成聚合物不含水不溶物，黏弹性、触变性良好且用量低，具有很大的发展空间。疏水缔合聚合物是指聚合物分子链上带有少量疏水功能单体的一种水溶性聚合物。由于少量的疏水单体的引入，在聚合物溶液中，疏水单体发生缔合作用，使得聚合物分子发生聚集，形成超分子结构，从而表现出特殊的流变性能，具有良好的耐温、抗盐、抗剪切性能，因此受到广泛的关注，并在油田大量的应用。

疏水缔合聚合物自组装形成超分子聚集体可以大幅增加溶液的粘度。缔合聚合物形成超分子聚集体具有一个临界缔合浓度，当溶液浓度低于临界缔合浓度，缔合聚合物以分子内缔合为主，粘度较低。当溶液的浓度超过临界缔合浓度，缔合聚合物发生分子间的缔合，形成超分子聚集体。

发明内容

本发明的目的：为了提高疏水缔合聚合物的缔合性能并降低聚合物的用量，提供一种具有长疏水碳链的疏水缔合聚合物及其制备方法，该聚合物增稠剂既有良好的水溶性、增稠性、黏弹性和剪切稀释性，又具备耐温性和抗剪切性。

本发明的另一个目的在于提供上述疏水聚合物增稠剂的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，反应条件温和，易于控制，产品收率高。

本发明的另一个目的还在于提供利用上述疏水聚合物增稠剂制备的耐高温压裂液，该压裂液具有较强的增稠性、稳定性和耐温抗盐性，有望用于油气田压裂酸化，市场前景广阔。

本发明的一种技术方案是这样实现的：一种疏水缔合聚合物其结构如下：

其中a,b,c,d,e是结构单元百分数，b为70～99.5％，c为0.2～10％,a为0.1～8％,d为0.1～5％,e为0.1～6％。

所述疏水缔合聚合物及其合成方法，其特征依次包括以下步骤：

(1)将0.05molβ-环糊精和0.05mol马来酸酐溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃反应10小时,得到单体MAH-β-CD；

(2)在冰浴中将0.1mol N,N-双十二胺和6N氢氧化钠(50ml)加入二氯甲烷中并通入干燥氮气，用恒压漏斗将甲基丙烯酰氯(0.104mol)缓慢加入到二氯甲烷的混合溶液中，搅拌2小时，分液，将有机相用蒸馏水洗至中性，经干燥、旋转蒸发后得到单体DiC₁₂AM；