[发明专利]一种星形聚合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种高温高盐油藏可动凝胶体系用星形聚合物的制备方法。

背景技术

近年来，应用于中低温油藏(70℃以下)的深部调驱技术发展很快，并在油田得到了广泛应用。但高温油藏(70℃以上)的深部调驱技术发展相对较慢，主要是由于高温聚合物和高温交联剂产品发展相对较慢，产品也相对较少。目前，国内在126℃的高温条件下开展的深部调剖调驱技术的研究很少，在高温(80℃～110℃)油田条件下应用的凝胶体系主要还是聚合物与高温交联剂交联形成凝胶体系，这类凝胶体系在120℃以上存在着聚合物的严重降解和交联剂的成胶速度过快等不利因素。SPE97530(Al-Muntasheri G.A.et al.“Investigation of High Temperature Organic WaterShut0ff Gel：Reaction Mechanisms”，2005)、SPE104071(Al-Muntasheri G.A.etal.“Gelation Kinetics of an Organically Cross-Linked Gel at High Temperatureand Pressure”，2006)、SPE105925(Al-Muntasheri G.A.et al.“A Study ofPolyacrylamide-Based Gels Crosslinked With Polyethleneimine”，2007)等文献报道了120～140℃条件下的堵水用高温凝胶的研究工作，采用改性的聚合物体系和新型交联剂，在聚合物浓度5％的极高用量下形成耐高温凝胶。目前，低聚合物用量条件下的可动凝胶体系应用于矿化度为117000mg/L(钙、镁离子含量高达3340mg/L)和温度140℃的高温高盐油藏进行深部调驱，还存在长期稳定性的问题。

星形聚合物是由一个星核和多个超级聚合分子链构成的具备强抗盐抗温性能的水溶性聚合物。聚合物分子主链星形化可以有效增大聚合物分子链的刚性和分子结构的规整性，使得聚合物分子链的卷曲困难，分子链旋转的水力学半径增大，增粘性、抗温、抗盐能力得到显著的提高。选择含星形功能起始剂的多元复合氧化还原引发体系可以制备含有多个聚合物分子主链的星形聚合物。星形聚合物具有良好的吸附性、抗剪切性、耐温性、耐酸碱等性能，广泛应用于石油、水质处理、纺织、医药、日化及其它工业。在《油气开采用缔合聚合物合成与溶液性能研究》论文中，郑焰博士采用骨架构型单体对称四烯丙基乙二胺合成了星型缔合聚合物样品ZS18.35.08，它是四元共聚物R₁₈DMAAC/TAEDA/AM/NaAA，摩尔配比为0.8∶5×10^-5∶64.2∶35，五点法测试其分子量为1.12×10⁶。在《原子转移自由基聚合法合成星形聚合物的研究》论文中，张士福博士以多羟基化合物季戊四醇为起始剂，通过溴乙酰化反应得到四官能度引发剂，引发苯乙烯、丙烯酸酯聚合，率先合成了四臂星形聚苯乙烯、星形聚丙烯酸酯以及含羟基的星形聚合物。在现有的星形聚合物中，由于核与臂的选用的不同，制备的星形聚合物特性粘度小于9.9dL/g、分子量小于500万、水溶性较差，在高温高盐条件下，增粘性较差，不能满足高温高盐油藏可动凝胶体系应用的要求。因此研究适用于高温高盐油藏可动凝胶体系的具有抗盐抗温功能的星形聚合物是非常必要的。

发明内容

为了克服现有星形聚合物特性粘度小、水溶性差、增粘性等缺点，本发明提供了一种星形聚合物的制备方法，所述方法采用氧化还原引发体系，将丙烯酸叔丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和丙烯酰胺三种水溶性单体进行水溶液自由基共聚合；所述氧化还原引发体系由如下组分组成：三羟甲基苯酚、过硫酸盐、过氧化氢、尿素、甲醛合次亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈、链转移剂和表面活性剂。

进一步地，所述三种水溶性单体占总单体的重量百分含量为：单体丙烯酸叔丁酯投料比为5～25％，单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸投料比为10～70％，单体丙烯酰胺投料比为5～85％。

进一步地，所述三种水溶性单体占总单体的重量百分含量为：单体丙烯酸叔丁酯投料比为10～20％，单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸投料比为40～60％，单体丙烯酰胺投料比为20～50％。

进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。

进一步地，所述链转移剂为甲酸钠，所述表面活性剂为司盘-20。