[发明专利]一种含双尾内盐结构的盐增稠聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含双尾内盐结构的盐增稠聚合物及其制备方法与应用，该制备方法包括分别制备单体D‑AEO‑MAOZ1和单体D‑MAOZ2，将两种单体在冰水浴的条件下加入引发剂进行反应，即可制得含双尾内盐结构的盐增稠聚合物稠化剂。再将含双尾内盐结构的盐增稠聚合物与油藏区块模拟地层水或者去离子水结合，即可制得一种压裂液，该压裂液具有良好的增稠能力和抗盐性、抗剪切以及触变性，在油田增产改造及三次采油中具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于稠化剂技术领域，具体涉及到一种含双尾内盐结构的盐增稠聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

与常规储层相比，超低渗透页岩储层需要一个巨大的裂缝网络来最大限度地提高油井性能。水平井和多簇水力压裂的大规模应用使淡水消耗显著增加，一方面，目前油田产生的大部分采出水没有再利用，而是经过处理后再排放，这导致较高的处理成本和潜在的环境污染，获取淡水和处理采出水的高运营成本，促使使用采出水代替淡水来配制处理液。采出水中含有不同水平的无机盐，在一定体积的水中主要是钠、钙、钾和镁等离子盐，一些现场位置的采出水盐度甚至达到400000ppm，如此高的盐浓度屏蔽了增稠剂中官能团的静电场，使聚合物链卷起，流体粘度大幅降低，这对压裂液的性能产生了巨大影响。另一方面，少量疏水侧链附着在水溶性PAM的主链上，使其疏水，从而导致水从其表面被排斥。聚合物分子在水溶液中的缔合是由于疏水-亲水缠结而发生的，并导致空间中的三维网络结构。与标准PAM聚合物相比，这些两亲性聚合物在水中有其独特的流变特性，这会导致粘度增加、盐变稠以及其他特性。

在一些研究中，发现由于聚合物链的相互作用，聚合物溶液通过凝胶状态转变。分子间连接程度的增加导致疏水缔合聚合物的缔合簇尺寸增大。在某种意义上，这些关联簇的大小发散到无穷大。随着疏水缔合聚合物缔合物数量的增加，聚合物的水溶性降低，这大大增加了在水中实现完全溶解所需的时间。为了提高聚合物合成速度并控制聚合物溶解时间，同时保持耐盐和耐温性，可以向聚合物中添加磺酸、苯环和其他结构单元。从分子结构设计的角度来看，刚性基团(如苯环)的加入可以提高共聚物的耐温性。苯环包含有助于聚合物分子链空间位阻的侧基。结果，分子链的热运动减少，当聚合物受热时，链缠结和氢键破坏都减弱。此外，大分子链断裂现象在热老化过程中受到阻碍。因此，这使共聚物具有良好的耐温性。长疏水链的插入可以提高共聚物的耐盐性能。由于聚合物溶液的极性更强，离子可以进入疏水性连接的聚合物水溶液，这增强了分子结合并促进了疏水性，从而导致聚合物溶液具有更大的表观粘度。盐离子的侵入对离子基团的电荷具有静电屏蔽作用。疏水基团上的离子作用可以改善聚合物-聚合物的结合并增加聚合物溶液的表观粘度，而与其他基团上的离子的相互作用产生静电屏蔽，导致主链扭曲，聚合物溶液的表观粘度降低。这些特性的协同效应决定了盐离子侵入对聚合物溶液表观粘度的影响。

因此，结合淡水资源的紧缺、常规疏水缔合聚合物性抗盐效果不理想等问题，开发出一种抗温耐盐型疏水缔合聚合物对实现高矿化度地层水直接配置压裂液对高矿化度地层实用性都有重要意义。地层水的高矿化度使聚合物具有良好的粘弹性，即使在盐度升高的条件下也是如此。聚合物能满足高盐度返排液的配水要求，有效减少水资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种含双尾内盐结构的盐增稠聚合物稠化剂及其制备方法与应用，可以提高疏水缔合聚合物在高矿化度水中的性能并有效降低聚合物用量，该聚合物稠化剂具有优异的水溶性、盐增稠性、抗剪切性、粘弹性和触变性。

本发明的另一个目的在于提供一种聚合物设计方法，该方法原理可靠，操作简单，原材料易获取，产品产率高。利用上述二价盐增稠聚合物稠化剂制备压裂液，该压裂液具有较强的盐增稠性、稳定性和耐温性，有望用于油气田增产改造，市场前景广阔。

为达上述目的，本发明提供了一种含双尾内盐结构的盐增稠聚合物，该聚合物可用作稠化剂，其结构通式为：