[发明专利]超临界二氧化碳固体增稠剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种超临界二氧化碳固体增稠剂及其制备方法和用途。

背景技术

超临界二氧化碳(SC-CO₂)是指温度和压力均高于其临界值(T＝31.1℃,P＝7.38MPa)的二氧化碳流体，气液界面张力为零，自扩散系数、粘度接近于气体，具有近似于气体的流动行为，而密度却和液体接近。如今SC-CO₂已经广泛地应用到萃取、生物技术、材料加工、化学反应工程、环境保护和治理等领域。

近年来，在油田开发中注气提高采收率技术备受关注，其中注SC-CO₂不仅能够提高原油采收率，而且实现CO₂地质封存。但是，SC-CO₂因与水、油存在的密度及粘度差异导致严重的指进与窜流，影响其波及效率，最终导致驱油效果不理想。提高SC-CO₂粘度可控制气体指进、降低气液产量比、推迟CO₂气体的突破时间等，显著提高SC-CO₂波及效率，进而增加采收率。

目前，SC-CO₂所使用的大分子增稠剂主要有含氟聚合物和含硅聚合物两大类，前者是增稠最有效的一类，但存在用量多、成本高的问题；含硅聚合物是性价比比较理想的一类，但含有大量有机溶剂，不利于贮存、运输和环境保护。

进一步制备适合工业应用的SC-CO₂所使用的增稠剂，仍是目前需要解决的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳固体增稠剂，其特征在于所述增稠剂由以下组分构成：

(a)二异氰酸酯；

(b)端羟基硅油；

(c)短链氟代链烷醇；

(d)短链三元链烷醇；

(e)有机溶剂；和

(f)催化剂。

所述组分(a)：(b)：(c)：(d)的物质的量比为1.0∶(0.2-0.9)∶(0.01-0.5)∶(0.01-0.3)；优选1.0∶(0.5-0.9)∶(0.02-0.3)∶(0.03-0.2)；更优选1.0∶(0.7-0.9)∶(0.02-0.1)∶(0.05-0.15)。

所述有机溶剂的加入量为10-100wt％，优选30-80wt％基于组分(a)-(d)的总重量计。

所述催化剂的加入量为0.01-0.1wt％，优选0.02-0.08wt％，基于组分(a)-(d)的总重量计。

本发明还提供了所述的超临界二氧化碳固体增稠剂的制备方法，包含以下步骤：

(1)将组分(a)、(b)、(e)和(f)混合均匀，并在70℃-100℃反应3-8h；

(2)加入(c)和(d)混合均匀后停止搅拌，并在70℃-100℃继续反应3-8h；

(3)除去上述反应产物中的溶剂；

(4)降温到30℃以下，剪切造粒即可得到产品，所述颗粒粒径为10-35um，优选12-25um。

本发明还提供了所述超临界二氧化碳固体增稠剂用于油田开发中提高油藏采收率的用途。

本发明首先将二异氰酸酯、端羟基硅油、有机溶剂和催化剂混合均匀并通过预聚反应制备出端异氰酸酯基聚氨酯预聚体溶液，并用小分子三元醇及短链氟醇进行交联和封端反应，最后除去有机溶剂、剪切造粒得到超临界二氧化碳固体增稠剂。由于本发明的SC-CO₂固体增稠剂分子中含有短氟碳链段和长有机硅链段，不但具有良好的溶解性和增稠，同时还不含有机溶剂，有利于贮存、运输和环境保护。通过在超临界CO₂中加入本发明的固体增稠剂，可有效提高CO₂驱波及系数，从而提高原油采收率。

具体实施方式

本发明提供一种超临界二氧化碳固体增稠剂，其特征在于所述增稠剂由以下组分构成：

(a)二异氰酸酯；

(b)端羟基硅油；

(c)短链氟代链烷醇；

(d)短链三元链烷醇；

(e)有机溶剂；和

(f)催化剂。

在本发明的一个具体实施方案中，所述组分(a)：(b)：(c)：(d)的物质的量比为1.0∶(0.2-0.9)∶(0.01-0.5)∶(0.01-0.3)；优选1.0∶(0.5-0.9)∶(0.02-0.3)∶(0.03-0.2)；更优选1.0∶(0.7-0.9)∶(0.02-0.1)∶(0.05-0.15)。