CN112375219A - 一种功能性超支化聚合物降压增注剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能性超支化聚合物降压增注剂,该聚合物以超支化聚酰胺胺型聚合物为核,在催化剂作用下接枝不同比例叔胺为壳后制得。该功能性超支化聚合物降压增注剂的端基既含有伯胺基,还包含长链阳离子单体,这类独特的核壳结构赋予其较高界面活性和疏水性,不仅针对中低渗透油藏注水井具有很好的降压增注效果,而且其独特的超支化多位点结构能够有效降低添加量。

Description

一种功能性超支化聚合物降压增注剂的制备方法
技术领域
本发明属于油田化学品领域,具体涉及一种功能性超支化聚合物降压增注剂。
背景技术
作为第四代聚合物树状支化聚合物的一个分支,超支化聚合物是通过“一锅法”合成的具有任意支化度的树状支化聚合物。相比于树枝状大分子,其合成工艺简便,可通过一锅法合成、规模化生产,这在实际生产中具有很大优势;不仅如此,它还因可控的粒径范围、可调节的流变与吸附性能、高度支化的3D拓扑结构、低黏度、不易缠结和良好稳定性等特性而备受青睐。因此,它在功能性材料、生物医学、纳米晶体、催化剂、石油化工等方面得到广泛关注与应用并取得良好效果。
超支化聚酰胺-胺(hyperbranched poly(amido amine),h-PAMAM)是超支化聚胺型聚合物的总称,它通过多元胺与α,β-不饱和羰基化合物丙烯酸甲酯反应制备。通过调节反应物的配比,使其先发生Michael加成反应,生成小分子预聚体酯;随后在低压的条件下,通过逐步梯度升温缩聚法,合成不同相对分子质量的h-PAMAM。其宏观表现为无色到黄绿色的液体,端基为伯胺基,且包含多位点结构、大量可修饰活性基团,具备成为优秀降压增注剂的潜力。
我国有着蕴藏丰富的中低渗透油藏,其勘探与开发将对我国油气增储上产起到举足轻重的作用;但传统的降压增注技术存在配伍性差、作用时间短、价格昂贵、对地层造成不可逆伤害等弊端,难以满足中低渗透油藏稳定、持续的开发与开采需求。因此,迫切需要研发一种能够降低流体阻力、提高吸附强度和延长作用时间的新型降压增注剂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种功能性超支化聚合物降压增注剂,用于降低中低渗油藏注水压力,提高注入量。
本发明提供了一种功能性超支化聚合物降压增注剂(F-PAMAM),由如下方法制备得到:以多元胺为核心合成的超支化聚酰胺胺h-PAMAM为起始剂,接枝剂为阳离子单体,催化剂为强酸弱碱盐型催化剂,添加量为起始剂和接枝剂总质量的0.1-1%,反应温度40-160℃,滴加阳离子单体,接枝反应4-8h;待产物降至室温后,滴加丙酮,除去未反应的阳离子单体,旋蒸除去低沸点小分子化合物后制得;所述的功能性超支化聚合物降压增注剂为红褐色粘稠状液体,数均分子量分布为4000-20000;所述的起始剂与接枝剂的质量比为1:4-3:1。
功能性超支化聚合物降压增注剂(F-PAMAM)结构示意图如图1所示。
本发明还提供了一种上述功能性超支化聚合物降压增注剂(F-PAMAM)的制备方法,该方法包括:以多元胺为核心合成的超支化聚酰胺胺h-PAMAM为起始剂,接枝剂为阳离子单体,催化剂为强酸弱碱盐型催化剂,添加量为起始剂和接枝剂总质量的0.1-1%,反应温度40-160℃,滴加阳离子单体,接枝反应4-8h;待产物降至室温后,滴加丙酮,除去未反应的阳离子单体,旋蒸除去低沸点小分子化合物后制得;所述的功能性超支化聚合物降压增注剂为红褐色粘稠状液体,数均分子量分布为4000-20000;所述的起始剂与接枝剂的质量比为1:4-3:1。
所述的阳离子单体优选由如下方式制得:以环氧氯丙烷和叔胺为原料,反应温度为40-140℃,将环氧氯丙烷滴加至叔胺中,开环反应2-6h;待产物降至室温后,滴加丙酮,除去未反应的叔胺和环氧氯丙烷后,烘干后制得;所述的阳离子单体为白色粉末晶体,数均分子量分布为300-500;所述的环氧氯丙烷与叔胺的质量比为2:5-2:1;所述的叔胺为十二叔胺、十四叔胺或十六叔胺。
本发明还进一步提供了所述的功能性超支化聚合物降压增注剂用于中低渗油藏降压增注的方法,其中功能性超支化聚合物降压增注剂在中低渗油藏的添加量为0.5g/L~4g/L。优选,所述的功能性超支化聚合物降压增注剂在中低渗油藏中添加温度为30-60℃,渗透率为1-1000mD。
与现有技术相比,本发明提供的功能性超支化聚合物降压增注剂(F -PAMAM)添加到中低渗油藏后降低注水压力,提高了注水井的注水效率(相比于传统的降压增注效果提升15%以上),且添加量少,添加量为1g/L降压率就达15%以上,添加量为2g/L降压率就高达25%以上。
附图说明
图1是功能性超支化聚合物降压增注剂(F-PAMAM)结构示意图。
具体实施方式
以下实施例可以使本专业人员更全面理解本发明,但不以任何方式限制本发明。降压率是通过多功能岩心驱替装置测量计算得到,其数值是在一定温度时加入降压增注剂后注入压力与未加降压增注剂注入压力的差值除以未加降压增注剂的注入压力。
阳离子单体的制备
实施例1
取26.95g十六叔胺和10g乙醇投入三颈圆底烧瓶中,打开搅拌和温度开关,控制温度为60℃,取9.25g环氧乙烷逐滴滴入反应体系,滴毕反应1h,随后升温至100℃,反应4h。反应结束降至室温,向三颈圆底烧瓶中倾入丙酮,除去未反应的环氧氯丙烷和叔胺,烘干后得到白色粉末状晶体即为阳离子单体,经检测,其数均分子量分布为360。
实施例2
取21.34g十二叔胺和10g乙醇投入三颈圆底烧瓶中,打开搅拌和温度开关,控制温度为60℃,取37g环氧乙烷逐滴滴入反应体系,滴毕反应1h,随后升温至120℃,反应3h。反应结束降至室温,向三颈圆底烧瓶中倾入丙酮,除去未反应的环氧氯丙烷和叔胺,烘干后得到白色粉末状晶体即为阳离子单体,经检测,其数均分子量分布为300。
功能性超支化聚合物降压增注剂(F-PAMAM)制备
实施例3
取8.46g超支化聚酰胺胺型聚合物(由专利一种聚酰胺胺类超支化聚合物作为破乳剂的应用(专利号CN201610028793.7)公开制备方法合成得到)和0.645 g KCl投入三颈圆底烧瓶中,打开搅拌和温度开关,控制温度为60℃,取18.34 g采用实施例1制得的阳离子单体逐滴滴入反应体系,滴毕反应2h。随后升温至140℃,反应5h。反应结束降至室温,向三颈圆底烧瓶中倾入丙酮,除去未反应的阳离子单体,旋蒸除去低沸点小分子化合物后,得到红褐色粘稠状液体即为F-PAMAM,经检测,其数均分子量分布为12000。
实施例4
取8.46g超支化聚酰胺胺型聚合物和1.12g KCl投入三颈圆底烧瓶中,打开搅拌和温度开关,控制温度为80℃,取33.13g阳离子单体逐滴滴入反应体系,滴毕反应3h。随后升温至160℃,反应6h。反应结束降至室温,向三颈圆底烧瓶中倾入丙酮,除去未反应的阳离子单体,旋蒸除去低沸点小分子化合物后,得到红褐色粘稠状液体即为F-PAMAM,经检测,其数均分子量分布为18000。
降压增注应用效果试验:
应用试验1
称取实施例4制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为18000),以0.5g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率100mD)。在45℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为100mD的条件下,能够降低注入压力29%。
应用试验2
称取实施例3制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为12000),以0.5g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率100mD)。在45℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为100mD的条件下,能够降低注入压力24%。
应用试验3
称取实施例4制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为18000),以1g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率200mD)。在45℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为200mD的条件下,能够降低注入压力31%。
应用试验4
称取实施例4制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为18000),以2g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率30mD)。在60℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为30mD的条件下,能够降低注入压力35%。
应用试验5
称取实施例3制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为12000),以4g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率600mD)。在30℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为600mD的条件下,能够降低注入压力34%。
应用试验6
称取实施例3制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为12000),以4g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率600mD)。在60℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为1000mD的条件下,能够降低注入压力38%。
应用试验7
称取实施例3制备得到的F-PAMAM(数均分子量分布为12000),以1.5g/L 的浓度注入人造岩心中(渗透率10mD)。在45℃下分别测定注入前后的注水压力。结果表明,F-PAMAM在人造岩心渗透率为10mD的条件下,能够降低注入压力29%。
以上对本发明做了示例性的描述,值得说明的是,在不脱离本发明核心的情况下,任何简单的变形、修改(包括添加量、温度与叔胺的种类等)或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种功能性超支化聚合物降压增注剂,其特征在于,由如下方法制备得到:以多元胺为核心合成的超支化聚酰胺胺h-PAMAM为起始剂,接枝剂为阳离子单体,催化剂为强酸弱碱盐型催化剂,添加量为起始剂和接枝剂总质量的0.1-1%,反应温度40-160℃,滴加阳离子单体,接枝反应4-8h;待产物降至室温后,滴加丙酮,除去未反应的阳离子单体,旋蒸除去低沸点小分子化合物后制得;所述的功能性超支化聚合物降压增注剂为红褐色粘稠状液体,数均分子量分布为4000-20000;所述的起始剂与接枝剂的质量比为1:4-3:1。
2.一种权利要求1所述的功能性超支化聚合物降压增注剂的制备方法,其特征在于:以多元胺为核心合成的超支化聚酰胺胺h-PAMAM为起始剂,接枝剂为阳离子单体,催化剂为强酸弱碱盐型催化剂,添加量为起始剂和接枝剂总质量的0.1-1%,反应温度40-160℃,滴加阳离子单体,接枝反应4-8h;待产物降至室温后,滴加丙酮,除去未反应的阳离子单体,旋蒸除去低沸点小分子化合物后制得;所述的功能性超支化聚合物降压增注剂为红褐色粘稠状液体,数均分子量分布为4000-20000;所述的起始剂与接枝剂的质量比为1:4-3:1。
3.一种权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述的阳离子单体由如下方式制得:以环氧氯丙烷和叔胺为原料,反应温度为40-140℃,将环氧氯丙烷滴加至叔胺中,开环反应2-6h;待产物降至室温后,滴加丙酮,除去未反应的叔胺和环氧氯丙烷后,烘干后制得;所述的阳离子单体为白色粉末晶体,数均分子量分布为300-500;所述的环氧氯丙烷与叔胺的质量比为2:5-2:1;所述的叔胺为十二叔胺、十四叔胺或十六叔胺。
4.一种权利要求1所述的功能性超支化聚合物降压增注剂在中低渗油藏降压增注方面的应用,其特征在于:功能性超支化聚合物降压增注剂在中低渗油藏中的添加量为0.5g/L~4g/L,降低注水压力15%以上。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于:所述的功能性超支化聚合物降压增注剂在中低渗油藏中添加温度为30-60℃,渗透率为1-1000mD。
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