CN107880213B - 一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂及其制备方法与应用。本发明首先合成了两种含有不同结构特征的含双键的硅氧烷基季铵盐单体，然后分别与阳离子单体和丙烯酰胺进行自由基溶液聚合，得到降粘剂。本发明降粘剂针对超特稠油，具有良好的降粘效果和耐温抗盐性能，对高矿化度超特稠油也具有优异的降粘效果等性能；并且稠油乳化降粘后易于破乳脱水。本发明方法合成工艺简便易控制，所得到的降粘剂可单独使用不需要同其它助剂复配使用，综合性能优异又绿色环保。

Description

一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂及其制 备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂及其制备方法与应用，属于超特稠油开采降粘剂技术领域。
背景技术
稠油根据其粘度的不同，可以分为普通稠油(粘度50～10000mPa·s)、特稠油(粘度10000～50000mPa·s)和超稠油(粘度>50000mPa·s)。超稠油和特稠油统称为超特稠油，超特稠油中胶质沥青质含量高、粘度大，流动性差，要实现超特稠油的正常开采与输送，必须降低其粘度，增加其流动性。目前，水溶性乳化稠油降粘开采技术是国内外应用范围最广、最经济有效的方法，相较于其它几种降粘方法所存在的复杂工艺、高能耗、高成本及稀油短缺等问题，具有现场可操作性强、技术灵活多样、能耗成本低、对环境适应性强、采收率高等特点，其核心是乳化降粘剂的化学合成及筛选。
20世纪90年代以来，为了提高我国稠油开采效率、降低开采成本，科研人员针对不同矿藏条件油田的稠油开采要求，研制开发了多种性能优异的乳化降黏技术，其中两亲聚合物型乳化降粘剂可以结合表面活性剂和某些基团的特点，对中高粘度稠油具有用量少，降粘效率高、耐温抗盐等优点。
但目前现有技术中的两亲聚合物型乳化降粘剂普遍存在制备、应用繁琐，成本高，不易破乳，对高矿化度超特稠油的降粘效果不够理想等问题。如：唐浩等以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料，合成了AM/AA/AMPS/DMDAAC共聚物，虽然产品相比于聚丙烯酰胺(HPAM)的耐温抗盐性能有所提高，但当矿化度达到8000mg/L，其耐盐性能会大幅下降，且对稠油的降粘效果未提及；参见文献：唐浩等.耐温抗盐AM/AA/AMPS/DMDAAC共聚物的合成及评价[J].精细石油化工进展,2007,8(8):16-19。又如：中国专利文献CN103450868A公开了一种抗温耐盐型水溶性两亲聚合物复合稠油降粘剂,由A、B两种组分复合而成，A组分为由丙烯酰胺、疏水烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺基烷基氯化铵季铵盐和非离子型聚醚丙烯酸酯四元共聚而成的两亲聚合物，B组分为小分子表面活性剂。该发明方法需要A、B两种组分复配，对中低粘度稠油的降粘效果较好，但应用工艺相对繁琐，对中高粘度稠油的降粘需要掺加稀油才能达到降粘效果，是否容易破乳未提及。再如，中国专利文献CN106632839A公开了一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂及其制备方法，该降粘剂将丙烯酰胺、含双键的有机硅季铵盐进行二元共聚，该发明制备得到的降粘剂对普通稠油的降粘效果较好，稠油降粘后的乳化液静置易分层，但该发明聚合物中阳离子型有机硅季铵盐摩尔分数小于5％，亦即阳离子度较低，其耐盐性能相比于HPAM变化不大，当矿化度升高时，其降粘效果变差。对高矿化度超特稠油的应用效果未提及。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂。该降粘剂针对超特稠油，具有良好的降粘效果和耐温抗盐性能，对高矿化度超特稠油也具有优异的降粘效果等性能；并且稠油乳化降粘后易于破乳脱水。
本发明还提供一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂的制备方法与应用。本发明方法合成工艺简便易控制，所得到的降粘剂可单独使用不需要同其它助剂复配使用，综合性能优异又绿色环保。
本发明的技术方案如下：
一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂，所述降粘剂具有式Ⅰ所示结构：
其中，R’为H或CH3；mx:mz＝1～4:1，my:m(x+y+z)＝2～15:100，mx、my、mz分别是丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的质量，m(x+y+z)是丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元和阳离子单体单元的总质量；x为75～85，y为15～25，z为1～5，其中x、y、z分别为丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的摩尔份数；
M为：
其中，R6为H或CH3；
R为：
其中：A为O或NH；a＝2～5，b＝2～4，c＝2～5；R1为CH3或C2H5，R2为CH3或C2H5，R1、R2相同或不同；R3、R4、R5独立地选自OSi(CH3)3、OCH3、OC2H5或C1-C3烷基，R3、R4、R5相同或不同；X为Cl、Br或I；
所述降粘剂为无规共聚物。
根据本发明优选的，降粘剂结构式中的R基团中，A为O或NH，a＝2，b＝4，c＝3，R1、R2、R3、R4、R5均为CH3，X为Br。
根据本发明优选的，所述降粘剂为白色粉末固体，降粘剂的特性黏数为：1-10dL/g，重均分子量为(1～8)×105。优选的，所述降粘剂的特性黏数为：4-8dL/g。
根据本发明优选的，所述降粘剂是以丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体为主要原料通过自由基聚合制备得到。
优选的，所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体具有式III所示结构：
其中：A、a、b、c、R’、R1、R2、R3、R4、R5、X的含义与式Ⅱ中含义相同。
优选的，所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的一种。
上述硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂的制备方法，包括步骤：
于溶剂中，丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体在引发剂引发下发生自由基共聚反应，得降粘剂。
根据本发明优选的，所述溶剂为水、丙酮、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上的组合；优选的，所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
根据本发明优选的，所述溶剂的质量与丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的比为6-10:1。
根据本发明优选的，所述丙烯酰胺与阳离子单体的质量比为1～4:1；优选的，所述丙烯酰胺与阳离子单体的质量比为1.5～2.5:1。
根据本发明优选的，所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体为丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的2％～15％；优选的，所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体为丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的5％～10％。
根据本发明优选的，所述引发剂为偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂或氧化还原类引发剂中的一种或两种以上的组合；优选的，所述引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐。
根据本发明优选的，所述引发剂是使用质量浓度为0.5-1％的引发剂水溶液或引发剂的有机溶液。
根据本发明优选的，以纯物质计，所述引发剂的质量是丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的0.01～2％；优选的，以纯物质计，所述引发剂的质量是丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的0.1～1％。
根据本发明优选的，所述共聚反应温度为50～75℃。共聚反应时间为4～12小时。
根据本发明优选的，所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体的制备方法，包括步骤：
将烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺、卤代烷基硅氧烷和溶剂混合均匀；于50～80℃，反应48～72小时；经结晶、过滤、洗涤、干燥，即得。
优选的，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺具有式IV所示结构：
其中：A、a、R’、R1、R2的含义与式Ⅱ中含义相同。
优选的，所述卤代烷基硅氧烷具有式V所示结构：
其中，b、c、R3、R4、R5、X的含义与式Ⅱ中含义相同。
优选的，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅氧烷的摩尔比为0.6～1.5:1；进一步优选的，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅氧烷的摩尔比为0.6～1.2:1。
优选的，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃或丙酮中的一种或两种以上的组合；所述溶剂的质量为烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅氧烷总质量的1～5倍；进一步优选的，所述溶剂为丙酮、乙醇或异丙醇中的一种或两种以上的组合；所述溶剂的质量为烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅氧烷总质量的1～4倍。
优选的，所述反应温度为55～70℃。反应时间是48～60小时。
优选的，所述洗涤方式为用乙醚或石油醚洗涤3～5次。
优选的，所述干燥条件为45-50℃真空干燥12～24小时。
根据本发明，一种优选的方案，所述降粘剂的制备方法，包括步骤：将丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体、阳离子单体和溶剂混合均匀；通入惰性气体，加热至65～75℃，在搅拌下分批加入引发剂，于65～75℃保温反应6～8小时，得反应液；将反应液倒入丙酮或乙醇中析出固体，经过滤、浸泡、洗涤、粉碎、干燥，即得。
优选的，所述浸泡是使用丙酮或乙醇溶液浸泡；所述洗涤是用丙酮或乙醇溶液洗涤3～5次，所述干燥条件是60℃真空干燥8～24小时。
优选的，所述引发剂分2批加入，每批间隔时间为10～20分钟，每批加入的质量相同。
优选的，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气中的一种。
上述硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂应用于超特稠油的降粘。
本发明的技术特点及有益效果：
1、本发明首先合成了硅氧烷基表面活性不饱和单体，然后分别与阳离子单体和丙烯酰胺进行自由基溶液共聚合，制备了硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂，该合成工艺简单、易于控制、成本低。
2、本发明以丙烯酰胺单元为主体，通过引入阳离子单体单元，增强了降粘剂的耐温耐盐以及抗老化能力，使其对于高矿化度的超特稠油，仍然具有良好的降粘效果。有机硅表面活性剂具有表面张力低、耐高温、润湿和铺展扩散性好等特点，本发明降粘剂中引入有机硅表面活性剂，使降粘剂具有较好的降低油水界面张力的能力，增强了降粘剂对超特稠油的乳化降粘性能，且乳化后稳定性适宜，有利于采出液的破乳。通过丙烯酰胺单元、阳离子单体单元、含双键的硅氧烷季铵盐单元三元共聚，三者协同作用，改善了HPAM的耐温耐盐和抗老化性能，提高了对高矿化度超特稠油的降粘率，稠油乳化降粘后形成的乳化液静置更易分层脱水。
3、本发明的超特稠油降粘剂不需要与碱、小分子表面活性剂等其它助剂复配；尤其对超特稠油，在较低浓度(≤0.1％)下单独使用即具有较好的耐温耐盐性能和降粘效果，具有良好的应用前景；同时，本发明降粘剂对高矿化度超特稠油降粘效率高、稠油乳化后易静置分层便于脱水，尤其适用于高温和高矿化度超特稠油的开采应用。
附图说明
图1为实施例1中含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0的红外光谱图。
图2为实施例1中含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0的1H核磁共振光谱图。
图3为实施例1制备的硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1的红外光谱图。
图4为实施例1制备的硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1的1H核磁共振光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。
同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0的合成：
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的100mL四口烧瓶中依次加入甲基丙烯酸二甲胺乙酯5.26g、1-(4-溴丁基)-1,1,3,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷14.35g和丙酮30g，搅拌均匀。在温度55℃下，反应60小时后，冷却至室温；减压旋蒸除去大部分溶剂和部分未反应的原料。将剩余的蒸馏液冷却至室温后加入乙醚50.0mL，冷却至0℃结晶，然后抽滤、乙醚洗涤3次，45℃真空干燥24小时，得到含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0，产量12.25g，产率为71.18％；
S0合成反应式如下：
图1为本实施例制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0的红外谱图。由图1可知，1630cm-1为酯基的特征吸收峰，1050cm-1为Si-O-Si伸缩振动吸收峰，840cm-1和750cm-1是Si-(CH3)3中Si-C的伸缩振动吸收峰，1256cm-1为Si-CH3的Si-C的变形振动吸收峰，1630cm-1、976cm-1和925cm-1是C＝C键的特征吸收峰，3415cm-1和1450cm-1两峰对应的是氮正离子,3415cm-1被覆盖。这些特征峰的存在表明目标产物中含有双键、酯基、硅氧基和氮正离子。
图2为本实施案例制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0的核磁共振光谱图。
1H(NMR)(CDCl3):
0.05-0.15ppm(SiOSiCH3,21H),0.53-0.63ppm(CH2CH2CH2CH2Si,2H),1.35-1.51ppm(CH2CH2CH2CH2Si,2H),1.70-1.90ppm(CH2CH2CH2CH2Si,2H),1.90-2.10ppm(CH2＝CCH3,3H),5.6-6.2ppm(CH2＝CCH3,2H),3.2-3.3ppm(CH2CH2CH2CH2N，2H),4.20-4.32ppm(COOCH2CH2N，2H)，3.50-3.61ppm(N(CH3)2，6H),4.60-4.70ppm(COOCH2CH2N，2H)。
红外、核磁谱图特征峰与所合成的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0的结构完全吻合。
实施例2
含双键的硅氧烷基季铵盐单体SN的合成：
制备步骤如实施例1所述，所不同的是：称取(N，N-二甲氨基乙基)甲基丙烯酰胺5.22g代替甲基丙烯酸二甲胺乙酯；其它条件完全等同于实施例1，制得含双键的硅氧烷基季铵盐单体SN12.85g，产率为74.84％；
SN合成反应式如下：
实施例3
硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1的合成：
依次称取17.21g丙烯酰胺、9.79g二甲基二烯丙基氯化铵、3.00g实施例1制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0、250.00g水，加入带有温度计、导气管、回流冷凝器和搅拌装置的四口烧瓶中，搅拌下通氮气，30分钟后升温至65℃，称取0.15g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)，用20.00g水溶解后，分2批，间隔15分钟；每15分钟滴加10g引发剂水溶液到反应瓶中，完毕，保持反应温度在65℃，反应8小时，得反应液；待反应液冷却至室温后倒入500mL丙酮中，抽滤得到白色块状固体，用丙酮(300mL/次)浸泡洗涤3次，然后抽滤、粉碎，固体60℃下真空干燥24小时，得到硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1产品25.43g，产率84.76％，PADS0-1特性粘数：4.33dL/g，重均分子量为4.035×105。
PADS0-1的合成反应式如下：
x为78～82，y为18～22，z为1～3，其中x、y、z分别为丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的摩尔份数，其中三种单元排布随机，无固定顺序，所述降粘剂为无规共聚物。
图3为本实施例硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1的红外谱图。
由图3可知，3500-3100cm-1之间的双峰为丙烯酰胺中NH2对称和反对称伸缩振动吸收峰，3415cm-1为季铵正离子的特征峰，被覆盖。2973cm-1为甲基特征吸收峰，1655cm-1为酰胺基中的C＝O伸缩振动吸收峰，1045cm-1为Si-O-Si伸缩振动吸收峰，846cm-1和750cm-1是Si-(CH3)3中Si-C的伸缩振动吸收峰，1260cm-1为Si-CH3的Si-C的变形振动吸收峰，在1000～900cm-1区间没有出现烯类单体的C＝C伸缩振动峰。
图4为本实施例硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1的核磁共振光谱图。
1H(NMR)(D2O):0.06-0.11ppm(SiOSiCH3,21H),0.53ppm(CH2CH2CH2Si,2H),3.23ppm-3.35ppm((CH2)2N(CH3)2,4H),3.63ppm-3.83ppm((CH2)2N(CH3)2,6H),3.13ppm(CH2CH2NCH2CH2，4H),3.01ppm(CH3NCH3，6H),2.60ppm(CH2CH2CH2CH2N),2.13ppm(CH2CHCO,1H),1.585ppm(CH2CHCO,4H),1.07ppm(CH2CCH3，3H)。
红外、核磁谱图特征峰与所合成硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-1的预期结构完全吻合。
实施例4
硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-2的合成：
依次称取17.98g丙烯酰胺、10.22g二甲基二烯丙基氯化铵、1.80g实施例1制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0、250.00g水，加入带有温度计、导气管、回流冷凝器和搅拌装置的四口烧瓶中；后续步骤、条件完全等同于实施例2，得到硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-2产品23.12g，产率77.06％，特性黏数为：4.21dL/g，重均分子量为6.473×105。
实施例5
硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-3的合成：
依次称取18.75g丙烯酰胺、10.65g二甲基二烯丙基氯化铵、0.60g实施例1制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0、250.00g水，加入带有温度计、导气管、回流冷凝器和搅拌装置的四口烧瓶中；后续步骤、条件完全等同于实施例2，得到硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-3产品24.16g，产率80.53％，特性黏数为：5.2dL/g，重均分子量为4.774×105。
实施例6
硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-4的合成：
依次称取18.37g丙烯酰胺、10.43g二甲基二烯丙基氯化铵、3.00g实施例1制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0、250.00gN,N-二甲基甲酰胺，加入带有温度计、导气管、回流冷凝器和搅拌装置的四口烧瓶中；后续步骤、条件完全等同于实施例2(引发剂0.15g溶于20.00gN,N-二甲基甲酰胺中)。得到硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADS0-4产品25.43g，产率84.76％，特性黏数为：6.66dL/g，重均分子量为1.899×105。
实施例7
硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADAS0的合成：
依次称取15.60g丙烯酰胺、11.40g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3.00g实施例1制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体S0、250.00g水，加入带有温度计、导气管、回流冷凝器和搅拌装置的四口烧瓶中；后续步骤、条件完全等同于实施例2。得到硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADAS0产品23.13g，产率77.10％，特性黏数为：6.78dL/g，重均分子量为4.531×105。
PADAS0的合成反应式如下：
x为78～82，y为18～22，z为1～3，其中x、y、z分别为丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的摩尔份数，其中三种单元排布随机，无固定顺序；所述降粘剂为无规共聚物。
实施例8
硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADSN的合成：
依次称取17.21g丙烯酰胺、9.79g二甲基二烯丙基氯化铵、3.00g实施例2制备的含双键的硅氧烷基季铵盐单体SN、250.00g水，加入带有温度计、导气管、回流冷凝器和搅拌装置的四口烧瓶中；后续步骤、条件完全等同于实施例2。得到硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物超特稠油降粘剂PADSN产品22.59g，产率75.30％，重均分子量为1.430×105，特性黏数为：6.00dL/g。
PADSN的合成反应式如下：
x为78～82，y为18～22，z为1～3，其中x、y、z分别为丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的摩尔分数，其中三种单元排布随机，无固定顺序，所述降粘剂为无规共聚物。
试验例1
超特稠油降粘剂的降粘性能评价
将实施例3～8所合成的超特稠油降粘剂样品配制成系列浓度梯度的水溶液，在50℃(模拟地层温度)下，按照油水体积比7:3将降粘剂水溶液加入到稠油中搅拌2小时后形成乳状液，采用Brookfield DV-Ⅱ+粘度计(转子式SC4-31)，实验粘度值测试温度为50℃，剪切速率为7.34s-1，测试原油乳液在油藏条件下的粘度，计算其降粘率，结果见表-1。稠油样品由某油田提供，其中，稠油1为特稠油，50℃下粘度为12000mPa·s(电脱水)；稠油2为超稠油，50℃下粘度为83000mPa·s(电脱水)，降粘剂使用的浓度为1.0g/L。
表1：稠油降粘剂对稠油1的降粘率
表1数据结果表明，所合成的稠油降粘剂在使用浓度1.0g/L的条件下对稠油1均具有良好的降粘效果，其中PADS0-1的降粘效果最好，降粘率达到99.39％。
采用同样的方法、条件、浓度，进一步测试PADS0-1对稠油2的降粘效果，结果见表2
表2：稠油降粘剂PADS0-1对稠油2的降粘率
测试结果表明PADS0-1对超稠油的降粘率仍然可以达到99％以上，降粘效果更好。
为了更好的说明本发明产品的优异性能，进一步测试评价了PADS0-1的耐温(老化)、耐盐性能以及形成的乳液稳定性，如下。
试验例2
超特稠油降粘剂PADS0-1耐盐性能评价
根据某工程研究院实验中心提供的矿化水样1和矿化水样2(矿化水配方如表3所示)，分别用矿化水样1和矿化水样2配制稠油降粘剂PADS0-1溶液，浓度均为1.0g/L，按照7:3的油水体积比(油样为稠油1)混合，温度50℃下按照试验例1的方法测试在不同矿化度下的粘度及降粘率(如表4所示)。
表3：矿化水配方
表4：不同矿化度下降粘剂PADS0-1的降粘率
表4结果表明，不同矿化度的水溶液对降粘剂的降粘率有一定影响，矿化度为13510.4时，PADS0-1降粘率达到98％以上，当总矿化度为33058.9mg/L时，降粘率仍然大于97％，说明PADS0-1降粘剂具有较好的耐盐性能。
试验例3
超特稠油降粘剂PADS0-1耐温(老化)性能评价
将降粘剂PADS0-1配制成浓度为1.0g/L的水溶液，在65℃恒温条件下进行溶液老化处理，每隔一段时间取样，并与稠油(油样为稠油1)以油水体积比7:3混合，搅拌2小时形成乳状液，按照试验例1的方法测试其粘度并计算其降粘率。
表5：老化时间对降粘率的影响
表5结果表明，在65℃恒温条件下，随着老化时间的延长，降粘剂的降粘率略微下降，经过30天的老化后，降粘剂的降粘率仍然接近98％,说明PADS0-1降粘剂的耐老化性能良好。
试验例4
稠油1添加降粘剂PADS0-1后形成乳液的稳定性能评价
将降粘剂PADS0-1配制成水溶液,浓度为1.0g/L，按照油水(油样为稠油1)体积比为7:3的比例混合，在温度为50℃的条件下搅拌2小时形成乳状液，倒入样品瓶中，采用法国的Turbiscan Lab稳定性分析仪对乳液稳定性进行分析测定。测量参数是：温度为50℃，扫描参数是每5分钟扫描一次，扫描时间：1小时。
表6：稠油1添加降粘剂PADS0-1后形成乳液的脱水率
样品 0.5小时脱水率 1小时脱水率
实施例1(PADS<sub>0</sub>-1) 95.12％ 98.70％
表6结果表明，稠油添加PADS0-1降粘剂后的乳状液，可在较短的时间内快速脱水，0.5小时脱水率达到95.12％，1小时脱水率达到98.70％，说明PADS0-1与稠油1形成的乳液稳定性适宜，能够实现稠油降粘后的流动分散和静置分层，具有重要的应用价值。

Claims (12)

1.一种硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物特稠油降粘剂，其特征在于，所述降粘剂具有式Ⅰ所示结构：
其中，R’为H或CH3；mx:mz＝1～4:1，my:m(x+y+z)＝2～15:100，mx、my、mz分别是丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的质量，m(x+y+z)是丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元和阳离子单体单元的总质量；x为75～85，y为15～25，z为1～5，其中x、y、z分别为丙烯酰胺单元、含双键的硅氧烷基季铵盐单元、阳离子单体单元的摩尔份数；
M为：
其中，R6为H或CH3；
R为：
其中：A为O或NH，a＝2，b＝4，c＝3，R1、R2、R3、R4、R5均为CH3，X为Br；
所述降粘剂为无规共聚物；降粘剂的特性黏数为：1-10dL/g，重均分子量为(1～8)×105。
2.根据权利要求1所述的降粘剂，其特征在于，所述降粘剂为白色粉末固体，降粘剂的特性黏数为：4-8dL/g。
3.根据权利要求1所述的降粘剂，其特征在于，所述降粘剂是以丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体为主要原料通过自由基聚合制备得到；
所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体具有式III所示结构：
其中：A、a、b、c、R1、R2、R3、R4、R5、X的含义与式Ⅱ中含义相同，R’的含义与式I中含义相同；
所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的一种。
4.如权利要求1～3任一项所述的硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物特稠油降粘剂的制备方法，包括步骤：
于溶剂中，丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体在引发剂引发下发生自由基共聚反应，得降粘剂；
所述溶剂为水、丙酮、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上的组合；所述引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐；所述共聚反应温度为50～75℃。
5.根据权利要求4所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种；所述溶剂的质量与丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的比为6-10:1。
6.根据权利要求4所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂是使用质量浓度为0.5-1％的引发剂水溶液或引发剂的有机溶液；以纯物质计，所述引发剂的质量是丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的0.01～2％。
7.根据权利要求4所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺与阳离子单体的质量比为1～4:1；所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体为丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体和阳离子单体总质量的2％～15％。
8.根据权利要求4所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述含双键的硅氧烷基季铵盐单体的制备方法，包括步骤：
将烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺、卤代烷基硅氧烷和溶剂混合均匀；于50～80℃，反应48～72小时；经结晶、过滤、洗涤、干燥，即得；
所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺具有式IV所示结构：
其中：A、a、R1、R2的含义与式Ⅱ中含义相同，R’的含义与式I中含义相同；
所述卤代烷基硅氧烷具有式V所示结构：
其中，b、c、R3、R4、R5、X的含义与式Ⅱ中含义相同。
9.根据权利要求8所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅氧烷的摩尔比为0.6～1.5:1；
所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃或丙酮中的一种或两种以上的组合；所述溶剂的质量为烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅氧烷总质量的1～5倍；
所述反应温度为55～70℃。
10.根据权利要求4所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，一种优选的方案，所述降粘剂的制备方法，包括步骤：将丙烯酰胺、含双键的硅氧烷基季铵盐单体、阳离子单体和溶剂混合均匀；通入惰性气体，加热至65～75℃，在搅拌下分批加入引发剂，于65～75℃保温反应6～8小时，得反应液；将反应液倒入丙酮或乙醇中析出固体，经过滤、浸泡、洗涤、粉碎、干燥，即得。
11.根据权利要求10所述的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂分2批加入，每批间隔时间为10～20分钟，每批加入的质量相同。
12.如权利要求1～3任一项所述硅氧烷季铵盐改性的两亲聚合物特稠油降粘剂应用于特稠油的降粘。
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