[發明專利]一種基于碳納米管的超支化聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202110340796.5
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113024747B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 芶瑞;蒲萬芬;劉銳;張濤
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/56;C09K8/588
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開

本發明提供了一種基于碳納米管的超支化聚合物的制備方法，包括以下步驟：步驟1、取羥基化碳納米管，在其表面枝接硅烷偶聯劑，所述硅烷偶聯劑含有端氨基；步驟2、對步驟1中的產物進行至少一次雜化處理，所述雜化處理過程如下：在步驟1的產物上依次枝接丙烯酸甲酯和有機二胺；步驟3、取步驟2中的產物，采用馬來酸酐對其進行封端；步驟4、取0.1重量份步驟3的產物，將其與20?40重量份的丙烯酰胺進行水相自由基共聚。本發明的超支化聚合物，其聚合主體為一維的碳納米管，相對于傳統的超支化聚合物，能夠通過更小尺寸的孔喉；同時本發明的合成方法簡單，重復性高，工藝節能環保，可工業化性強。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種基于碳納米管的超支化聚合物及其制備方法。

背景技術

陸相沉積油田的非均質性一般強于海相沉積油田，因此開采難度前者大于后者，而我國大部分油田正是陸相沉積油田，因此強化采油是提高采收率的必要手段。強化采油又稱三次采油，是指天然氣采油、化學采油、熱力采油和微生物采油。其中化學采油又稱為化學驅，作為提采的高效手段，主要包括表面活性劑驅、聚合物驅、泡沫驅、堿驅和多元驅等?；瘜W驅的基本原理是利用物理、化學和生物技術進行驅油，不斷提高原油采收率的回收率和能源的利用效率。其中，作為化學驅的重要手段之一，聚合物驅經過40多年的發展，在我國已形成了較為成熟的聚合物驅配套技術。

聚合物驅技術的基本原理是通過在注入水中添加一定量的可溶性聚合物，形成具有一定粘度的聚合物驅替液，使得注入地下的流體的粘度增加，從而有效調控油水比，擴大波及體積。聚丙烯酰胺及其衍生物是主流驅油聚合物，經過幾十年的發展，抗溫、抗鹽單體的出現，一定程度上解決了聚丙烯酰胺鏈的耐礦化度和耐溫性，然而強非均質的地層環境下，地層各處存在較大的剪切速率差，使得聚合物經過較小尺寸孔喉時會受到較大速率的剪切，導致剪切稀釋，從而無法產生有效的流動控制。此外，僅僅炮眼處的剪切就導致聚合物粘度的大幅損失，以超高分子量HPAM為例，經過炮眼剪切后，粘度損失就達到70％～80％。相比部分支化和線性聚合物，核殼結構的超支化聚合物流體力學半徑小、支化的分子鏈纏結少，受剪切后，只有部分的支化結構受到破壞，對整體的性能影響不大，因此超支化聚合物在抗剪切方面比線性聚合物更占優勢。此外，超支化聚合物的分子鏈末端可帶大量的活性基團，能進一步對超支化聚合物進行修飾或改性，為賦予超支化其他性能提供了可能。

超支化聚合物提高采收率的原理主要是：(1)超支化聚合物受剪切后，只有支化結構受到破壞，具有較高粘度保留率，能夠持續有效的進行流度控制(2)超支化聚合物的分子鏈末端大量的活性基團，能夠賦予聚合物較好的耐溫抗鹽能力，以應對井下高鹽、高溫環境(PuW F,Liu R,Wang KY,et al.Water-Soluble Core–Shell Hyperbranched Polymersfor Enhanced Oil Recovery[J].IndustrialEngineering Chemistry Research,2015,54(3):798-807.)。實驗結果表明，超高分子量聚丙烯酰胺及部分支化的梳形聚合物雖然具有可觀的表觀粘度，但在陽離子濃度較高的地層水中，這兩類聚合物均容易線團卷曲，增黏性、黏彈性及長期穩定性均變差，線性為主的結構形態決定了這兩類聚合物的局限性；此外，單純地增加分子量以解決粘度損失將導致聚合物溶液注入性變差，不能使聚合物在非均質性強的油藏環境下滿足生產的經濟指標，超支化聚合物核-殼結構表面的功能基團在溶液中形成的超分子效應是保證聚合物在非均質性儲層中的有效黏度與長期穩定性的關鍵；物理模擬實驗證明超高分子量聚丙烯酰胺只能提高采收率9.6％，而粘度較低的超支化聚合物卻能提高采收率14.3％。通過微觀驅替實驗發現，超支化聚合物能夠有效利用粘彈性剝離并攜帶吸附在巖石表面的原油，一定程度拉拽孔隙盲端的殘余油，從而提高微觀驅油效率。但是，現有的超支化聚合物驅油劑通常為球狀的超支化聚合物，其在應用于非均質油藏時，效果較差。

發明內容

為解決前述問題，本發明提出了一種基于碳納米管的超支化聚合物的制備方法，合成方法簡單，重復性高，工藝節能環保，可工業化性強。