[发明专利]纳米材料/改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠体系的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种纳米材料/改性丙烯酸酯‑硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠体系的制备方法及应用。该方法包括：乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与1,3,5,7‑四甲基环四硅氧烷反应制得改性丙烯酸酯‑硅氧烷聚合物；制备的改性丙烯酸酯‑硅氧烷聚合物与纳米材料一起构成纳米材料/改性丙烯酸酯超临界二氧化碳增稠体系(NPs/HBD)。本发明的NPs/HBD可明显提高和改善现有超临界二氧化碳增稠体系的增稠性、耐温性和耐剪切性能。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料/改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠体系的制备方法及应用，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。

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。含硅聚合物性价比比较理想，近年来，硅氧烷类聚合物作为增稠剂的研究较多，但现有硅氧烷类增稠剂也存在的增稠效果不理想、不耐温和不耐剪切的问题。为此提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种纳米材料/改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠体系的制备方法，所得增稠体系对超临界二氧化碳具有较好增稠效果，耐温和耐剪切性能好，且无毒安全，溶解性能好。

本发明解决的技术问题是：提高超临界二氧化碳增稠体系的耐温和耐剪切性，并进一步提高增稠效果。

术语说明：

HBD：是改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物的简写。

NPs：是纳米材料的简写。

NPs/HBD：是纳米材料/改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物的简写。

NPs/HBD体系，是指纳米材料/改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠体系。

SC-CO₂：是超临界二氧化碳的简写。

本说明书中，“改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物”、“改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠剂(HBD)”、“聚合物”、“HBD”具有相同的含义，均是指步骤(1)的产物。

本发明的技术方案如下：

一种纳米材料/改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物超临界二氧化碳增稠体系(NPs/HBD)的制备方法，包括步骤：

(1)在催化剂氯铂酸存在下，使乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷进行硅氢加成反应，制得改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物(HBD)；

所述乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷摩尔比为1～5:1；

(2)步骤(1)制备的改性丙烯酸酯-硅氧烷聚合物(HBD)与纳米材料一起构成纳米材料/改性丙烯酸酯超临界二氧化碳增稠体系(NPs/HBD)。

根据本发明优选的，所述纳米材料选自二氧化硅。所述纳米材料的平均粒径为10-100nm。