[发明专利]一种超支化改性纳米材料及其制备方法和在稠油降粘剂中的应用

说明书

本申请公开了一种超支化改性纳米材料和超支化水溶性稠油降粘剂及其制备方法和应用。本申请将超支化改性笼型聚倍半硅氧烷(POSS)材料引入到水溶性稠油降粘剂中，得到一种超支化水溶性稠油降粘剂。本申请的超支化水溶性稠油降粘剂，其超支化结构使降粘剂具有良好的抗聚并能力，降粘剂的聚合单体同时使用了分散性能较强的阴离子表面活性剂单体(AOS)和乳化性能较强的季铵盐类阳离子表面活性剂单体，使降粘剂具有良好的乳化分散能力，并通过两性离子电位抵消的方式形成内盐，从而提高了降粘剂的耐盐性能。该超支化水溶性稠油降粘剂适应高温高盐油藏条件，具有显著的乳化降粘能力。

技术领域

本申请涉及一种超支化改性纳米材料及其制备方法和在稠油降粘剂中的应用，属于油田化学领域。

背景技术

我国拥有丰富的稠油油藏储量，潜在产能巨大，但是开采程度低下。稠油是指油层温度下脱气原油的粘度超过100mPa·s的原油。稠油的组成复杂，含有大量的蜡质、胶质、沥青质等大分子有机物及少量重金属。具有密度大、凝固点高、粘度大及流动困难等特点，导致其开采难度大和运输困难。很长的一段时间里，加热降粘法和掺稀油法是用来改善稠油流动性的两大主要方法，但是，前者需要沿输油管道间断性加热，消耗大量燃料和动力，而后者则存在受稀油来源及产量显著和成本较高的问题。因此寻找一种操作简单，无需掺稀油，同时节约能耗，成本低的降粘手段迫在眉睫。

乳化降粘法，工艺简单、成本较低，被广泛应用于油层开采、井筒降粘、管道运输等领域。通过制备具有较强乳化能力的表面活性剂或具有调驱能力的水溶性聚合物作为降粘剂，以乳化降粘的方式降低稠油粘度，从而有效减少采油能耗、降低采油成本。

中国发明专利申请201910554090.1公开了一种高分子表面活性剂型稠油降粘剂及制备方法，主要解决现有稠油降粘剂降粘效果差的问题。其制备方法包括，先将马来酸酐与壬基酚聚氧乙烯醚反应得到中间产物，再将中间产物与一定量的丙烯酰胺反应，制备出一种高分子表面活性剂。该表面活性剂制备工艺可靠，成本较低，且使用浓度低，具有显著降低稠油粘度的能力。但是，马来酸酐与壬基酚聚氧乙烯醚反应会使用大量有机溶剂。

中国发明专利申请201911294127.8公开了一种高分子稠油乳化降粘剂及其制备方法和应用，其组分包含：丙烯酰胺、磺酸甜菜碱单体和衣康酸双长链酯单体。该高分子稠油乳化降粘剂中含有季铵盐型阳离子结构，使得发泡能力较强，能够有效地乳化稠油，有效解决了降粘效果不佳，耐温耐盐性能较差和乳化效果不强等问题。但是，该高分子稠油乳化降粘剂包含的两种单体需要自行合成，工艺复杂，能耗高，同时需要消耗大量有机溶剂。

中国发明专利申请201910795697.9公开了一种水溶性超支化稠油降粘驱油剂及其制备方法，该降粘驱油剂是由超支化功能化骨架单体、丙烯酰胺、丙烯酸、非离子功能单体辛基酚聚氧乙烯醚以及阴离子单体2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠共聚而成的聚合物。该降粘驱油剂的水相增粘能力较强，抗剪切能力良好，使其具有控制流度比，扩大波及体积的功能；同时该降粘驱油剂与稠油混合乳化性能较强，普通稠油乳化降粘率在80％以上且易于破乳，实现降粘和驱油一剂对用的功效。但是该降粘驱油剂的多种单体需要自行合成，工艺复杂度较高，提高了成本。

从以上专利申请文件可以看出，水溶性降粘剂主要是丙烯酰胺与表面活性剂单体共聚的聚合物，通过添加其各种功能单体，可以使水溶性降粘剂具有稠油降粘，耐温耐盐等性能。但是越是性能优异的水溶性降粘剂，单体组成越复杂，且不易获得，同时制备过程工艺复杂，成本高。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明研究一种乳化能力强、稠油亲和性、降粘效果好、同时适应高温高盐油藏条件的水溶性降粘剂具有重要的潜在价值。本发明以制备流程简单，研发出一种对稠油具有较强乳化能力、良好降粘效果且耐温耐盐的水溶性降粘剂，研究不同组分、配比，反应温度等工艺条件合成的水溶性聚合物型降粘剂对稠油降粘效果的影响，并对工艺进行优化，得到一种降粘效果显著提升的水溶性聚合物型降粘剂。