一種樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑及其制備方法，屬于油田提高采收率技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)自由基聚合反應(yīng)由丙烯酰胺(C3H5ON)，丙烯酸鈉(C3H3O2Na)和功能化樹狀骨架單體(C94H144O36N26)合成出樹枝聚合物，再采用共混法由樹枝聚合物和SiO2制備出樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑。本發(fā)明專利技術(shù)驅(qū)油劑的特點(diǎn)在于具有良好的耐溫耐鹽性能、抗剪切性能以及注入性能，能夠建立較高的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，從而大幅提高原油采收率。該驅(qū)油劑可以廣泛用于三次采油領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及聚合物驅(qū)提高采收率
，特別涉及一種樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
聚合物驅(qū)是在注入水中加入少量水溶性高分子聚合物，通過(guò)增加水相粘度和降低水相滲透率來(lái)改善流度比、提高波及系數(shù)。從20世紀(jì)60年代至今，全世界有200多個(gè)油田或區(qū)塊進(jìn)行了聚合物驅(qū)試驗(yàn)。目前聚合物驅(qū)使用最多的為線性聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺，它們?cè)谧⑷氲貙舆^(guò)程中會(huì)受到泵、管線、炮眼、近井地帶等的劇烈剪切作用，而線性聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺的抗剪切性能較差，被剪斷的分子鏈難以恢復(fù)，粘度會(huì)大幅降低。樹枝聚合物具有高度支化的三維球形結(jié)構(gòu)，具有許多線性聚合物沒(méi)有的優(yōu)異性能，如流變性、抗剪切性及熱穩(wěn)定性等。高度支化的三維球形結(jié)構(gòu)能夠減小剪切作用對(duì)聚合物分子鏈的影響，而且經(jīng)過(guò)剪切后被剪斷的聚合物分子鏈能夠在一定程度上恢復(fù)，從而使其具有較高的粘度保留率。近些年，聚合物/二氧化硅納米材料以其獨(dú)特的性能引起了廣泛的重視并取得了較快的發(fā)展。納米SiO2對(duì)聚合物基體的吸附作用，納米SiO2表面羥基可以與聚合物材料中的某些合適的基團(tuán)形成氫鍵，以及納米SiO2表面高活性的羥基可與聚合物基體生成共價(jià)鍵(Si-O-C)，可以增強(qiáng)納米顆粒和聚合物基體之間的結(jié)合力，使復(fù)合材料的機(jī)械性、熱穩(wěn)定性、抗氧化性有很大的提高。因此，在樹枝聚合物中加入納米材料SiO2，制備出的樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑可以進(jìn)一步增強(qiáng)樹枝聚合物的抗剪切性能，提高樹枝聚合物的驅(qū)油效果。發(fā)????明內(nèi)容本專利技術(shù)的目的是提供一種具有良好抗剪切性能的驅(qū)油劑及其制備方法，其原理可靠，制備方法可行。該調(diào)驅(qū)劑能夠在多孔介質(zhì)中建立起比較高的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，同時(shí)具有良好的驅(qū)油能力，能夠有效提高原油采收率。本專利技術(shù)技術(shù)方案如下：一種樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑，樹枝聚合物是由丙烯酰胺(C3H5ON)，丙烯酸鈉(C3H3O2Na)和功能化樹狀骨架單體(C94H144O36N26)通過(guò)自由基聚合反應(yīng)合成；采用共混法由合成的樹枝聚合物與納米SiO2制備出樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑，該驅(qū)油劑的結(jié)構(gòu)式如下：-(C3H5ON)x-(C3H3O2Na)y-(C94H144O36N26)z-(SiO2)1-x-y-z-其摩爾百分比x為45～55％，y為35～45％，z為0.01～0.05％。所述的樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑的制備方法，步驟如下：(1)按照丙烯酰胺45～55摩爾％、丙烯酸35～45摩爾％、功能化樹狀骨架單體0.01～0.05摩爾％的投料比，分別將丙烯酰胺、丙烯酸和功能化樹狀骨架單體加入到反應(yīng)容器中，配成總濃度為30％(w/w)的溶液；(2)用Na2CO3將反應(yīng)容器中的丙烯酸中和成丙烯酸鈉，pH＝5～6，在磁力加熱攪拌器上攪拌溶解，使其完全溶解；(3)將反應(yīng)容器置于45℃恒溫水浴中，在攪拌的條件下，以功能化樹狀骨架單體的重量為參照，加入0.03wt％的亞硫酸氫鈉和0.03wt％的過(guò)硫酸銨作為引發(fā)劑，反應(yīng)體系在30～45℃恒溫水浴中放置4～6小時(shí)后停止反應(yīng)；(4)將合成的樹枝聚合物取出，用乙醇提純后，放在烘箱烘干備用；(5)用蒸餾水將聚合物溶解后，加入納米SiO2(SiO2摩爾百分比為1-x-y-z)，在45～60℃下用超聲波下分散20～30min，制得樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑。所述的制備方法，所述納米SiO2的顆粒半徑為30～50nm。所述的制備方法，所述功能化樹狀骨架單體(C94H144O36N26)的制備方法如下：取8g樹狀骨架單體于反應(yīng)容器中，在攪拌條件加入30g?DMF，溶解完全后，在攪拌條件下緩慢滴加入4.4g馬來(lái)酸酐，觀察反應(yīng)液的變化和溫度并記錄，滴加完后將反應(yīng)容器放入70℃烘箱中反應(yīng)6小時(shí)，制得功能化樹狀骨架單體。所述的制備方法，所述樹狀骨架單體具有樹枝狀結(jié)構(gòu)(參考王俊，李杰，于翠艷，等.星型聚合物破乳劑的合成與性能研究[J].精細(xì)化工，2002，19(3)：169-171)，其結(jié)構(gòu)如下：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)該驅(qū)油劑具有良好的耐溫耐鹽性能，在總礦化度為9823mg/L、Ca2+含量為420mg/L、Mg2+含量為345mg/L時(shí)，在65℃下，2000mg/L驅(qū)油劑的粘度為128mPa.s左右；具有良好的抗剪切性能，在高剪切速率下能夠保持較高的粘度。(2)該驅(qū)油劑能夠建立較高的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，能夠有效控制流度以及降低水相滲透率，從而大幅提高原油采收率。(3)本專利技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性高，具有較大的現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑的紅外光譜圖；圖2為本專利技術(shù)樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑溶液的表觀粘度與濃度關(guān)系示意圖；圖3為本專利技術(shù)樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑溶液的耐溫曲線；圖4為本專利技術(shù)樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑溶液的耐鹽曲線；圖5為本專利技術(shù)樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑溶液的流動(dòng)特征曲線；沿縱軸自下而上依次是：三檔剪切、一檔剪切、未經(jīng)剪切；圖6為本專利技術(shù)樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑溶液室內(nèi)模擬提高采收率(EOR)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1：樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑的制備1、功能化樹狀骨架單體的制備取8g樹狀骨架單體于反應(yīng)容器中，在攪拌條件加入30g?DMF，溶解完全后，在攪拌條件下緩慢滴加入4.4g馬來(lái)酸酐，觀察反應(yīng)液的變化和溫度并記錄，滴加完后將反應(yīng)容器放入70℃烘箱中反應(yīng)6小時(shí)，制得功能化樹狀骨架單體。2、樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑的制備(1)分別將8.88g丙烯酰胺、7.20g丙烯酸和0.22g功能化樹狀骨架單體加入到反應(yīng)容器中，加入38.03g蒸餾水，攪拌解完全；(2)用Na2CO3將溶液中的丙烯酸中和成丙烯酸鈉，pH＝5～6，在磁力加熱攪拌器上攪拌溶解，使其完全溶解；(3)將反應(yīng)容器置于45℃恒溫水浴中，加入4.9mg亞硫酸氫鈉和4.9mg過(guò)硫酸銨作引發(fā)劑，反應(yīng)體系在30～45℃恒溫水浴中放置4～6小時(shí)后停止反應(yīng)。(4)將合成的樹枝聚合物取出，用乙醇提純后，放在烘箱中烘干備用。(5)用蒸餾水將樹枝聚合物溶解后，加入1.49g納米SiO2，在45～60℃下用超聲波下分散20～30min，制得樹枝聚合物/SiO2納米本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑，其特征在于，樹枝聚合物是由丙烯酰胺(C3H5ON)，丙烯酸鈉(C3H3O2Na)和功能化樹狀骨架單體(C94H144O36N26)通過(guò)自由基聚合反應(yīng)合成；采用共混法由合成的樹枝聚合物與納米SiO2制備出樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑，該驅(qū)油劑的結(jié)構(gòu)式如下：？(C3H5ON)x？(C3H3O2Na)y？(C94H144O36N26)z？(SiO2)1？x？y？z？其摩爾百分比x為45～55％，y為35～45％，z為0.01～0.05％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑，其特征在于，樹枝聚合物是由
丙烯酰胺(C3H5ON)，丙烯酸鈉(C3H3O2Na)和功能化樹狀骨架單體
(C94H144O36N26)通過(guò)自由基聚合反應(yīng)合成；采用共混法由合成的樹枝聚合
物與納米SiO2制備出樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑，該驅(qū)油劑的結(jié)構(gòu)式如下：
-(C3H5ON)x-(C3H3O2Na)y-(C94H144O36N26)z-(SiO2)1-x-y-z-
其摩爾百分比x為45～55％，y為35～45％，z為0.01～0.05％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹枝聚合物/SiO2納米驅(qū)油劑的制備方法，
其特征在于，步驟如下：
(1)按照丙烯酰胺45～55摩爾％、丙烯酸35～45摩爾％、功能化樹狀
骨架單體0.01～0.05摩爾％的投料比，分別將丙烯酰胺、丙烯酸和功能化樹
狀骨架單體加入到反應(yīng)容器中，配成總濃度為30％(w/w)的溶液；
(2)用Na2CO3將反應(yīng)容器中的丙烯酸中和成丙烯酸鈉，pH＝5～6，在
磁力加熱攪拌器上攪拌溶解，使其完全溶解；
(3)將反應(yīng)容器置于45℃恒溫水浴中，在攪拌的條...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賴南君，陳科，葉仲斌，覃孝平，聞一平，李璽，李志豪，董帥，盧強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南石油大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：