[发明专利]一种丙烯酸酯/硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种丙烯酸酯/硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂的制备方法。该方法包括：(1)在催化剂与阻聚剂存在下，使甘油与甲基丙烯酸甲酯进行酯交换反应，制得三甲基丙烯酸甘油酯；(2)在催化剂氯铂酸存在下，使步骤(1)制备的三甲基丙烯酸甘油酯与十二甲基二氢六硅氧烷进行硅氢加成反应，制得丙烯酸酯/硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂。本发明所用的单体合成效率高，制备的聚合物增粘性能优良，使用量少且具备较好的耐温和耐压性能。本发明产品无毒，减少对地层地下水和地表水的污染，增稠效果优良。

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸酯/硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂的制备方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

二氧化碳干法压裂技术是新兴的油田增产增注的一类措施，环境污染较小，经济效益可观，摩阻能力较差，减小土壤膨胀导致底层的损伤，可减少地层伤害；对水敏地层有较好的缓解作用。但二氧化碳在超临界状态下由于自身的黏度较小(超临界状态下0.02～0.05mPa·s)，在地层压裂过程中，流动性较好，停留时间较短，裂缝较小，纯二氧化碳的黏度小，压裂液黏度低影响了压裂液携砂和滤失性，使得新型压裂液体系的优势不能完全发挥。

液态CO₂增稠剂研究难点主要是液态CO₂自身特异的物理化学性质：CO₂(O＝C＝O，包含有4个极性共价键其中2个σ键和2个π键)是一种SP型杂化的具备高度对称性(轴对称和中心对称)的线性非极性分子，偶极矩永久为零，介电常数和极化率都非常低；液态CO₂是一种弱溶剂，分子量较小的有机溶剂如醛(–CHO)、酮(–CO–)和酯(–COO–)类等在液态CO₂具有较好的溶解度，但是芳香类醇和极性物质在液态CO₂中的需要使用大量的共溶剂才可有一定的溶解度。理想的增粘剂不仅仅需要充分溶解于超临界CO₂，另外还需在超临界CO₂有较好的增黏性能。从增粘剂的分子水平观察，增粘剂应该含有合适比例的亲CO₂基团和疏CO₂基团，使两者在增粘剂分子中有适当的比例而较易溶于超临界CO₂中增粘。

目前超临界二氧化碳增稠剂最常使用含氟类化合物或聚合物，例如CN107253922A公开了一种临界二氧化碳增稠剂的制备方法，最终产物为(1，6-二全氟辛酸乙酯脲基)已烷。此类含氟物质对于地层伤害较大，污染地下水资源，导致环境污染，后续问题较多，且含氟类物质价格昂贵，投资较大，用于增稠的含氟类物质的种类较少，尽管溶解度较好，但受到价格和环境污染问题以及可用的种类少等原因，一定程度上阻碍了含氟类物质广泛用于油田的压裂增产。而碳氢类聚合物的增稠效果不理想。因此，有必要找到一类新型超临界二氧化碳增稠剂以解决上述缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种丙烯酸酯/硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂的制备方法，所得聚合物对超临界二氧化碳具有较好增稠效果，且无毒安全，对地层伤害小。

本发明的技术方案如下：

一种丙烯酸酯/硅氧烷超临界二氧化碳增稠剂(HBS)的制备方法，包括步骤：

(1)在催化剂与阻聚剂存在下，使甘油与甲基丙烯酸甲酯进行酯交换反应，制得三甲基丙烯酸甘油酯；

所述催化剂为铝镁水滑石(Mg-Al-HT)，所述阻聚剂为对苯二酚；

所述甘油与甲基丙烯酸甲酯摩尔比为1:1～6，催化剂加量占总体系0.5％～3％质量百分比，阻聚剂加量占总体系1％～5％质量百分比，酯交换反应温度为90℃～120℃；

(2)在催化剂氯铂酸存在下，使步骤(1)制备的三甲基丙烯酸甘油酯与十二甲基二氢六硅氧烷进行硅氢加成反应，制得丙烯酸酯/硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂；

其中，催化剂氯铂酸在反应前进行活化处理；