本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种两亲高分子稠油活化剂及其应用。
背景技术
我国稠油储量资源富足，然而受到稠油密度高、粘度大、流动性差等因素的影响，稠油油藏开发难度很大，开采成本较高。
稠油开采需要解决的重点问题之一是如何提高稠油在地层及井筒中的流动性。目前蒸汽驱、蒸汽吞吐、蒸汽辅助重力泄油(sagd)等热力采油技术已经得到广泛应用，产生了显著的经济和社会效益。大量的室内研究和矿场实验结果发现，化学降粘方法辅助蒸汽开采可以进一步降低油水混合体系粘度、减小稠油在地层和井筒中流动阻力，这对于有效降低开采过程能耗、减少排放污染、提高稠油采油速度和采收率，具有重要意义。
稠油化学降粘方法主要可以分为催化降粘、催化裂解降粘、添加降凝剂降粘和添加降粘剂降粘，目前小分子表面活性剂降粘剂和油溶性降粘剂使用较多。两亲高分子稠油活化剂是一类具有良好应用前景的水溶性稠油降粘剂。通过在大分子主链上引入两亲型功能基团，产生分子内或分子间疏水相互作用，同时与主链上位阻型或抗水解型功能基团协同作用，可以使大分子在较高温和高盐度条件下仍产生空间网状结构，从而不仅保持驱替流体的增粘效果，同时增强与稠油的亲和性，使其剥离、分散和携带高粘度稠油的能力得到显著提高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种两亲高分子稠油活化剂及其应用。
本发明提供的制备两亲高分子稠油活化剂的方法，包括如下步骤：
将丙烯酰胺、丙烯酸碱金属盐、马来酸酐、二甲基烯丙基十二烷基氯化铵和式i或式ii所示单体进行共聚反应而得；
所述式i和式ii中，r为碳原子数4-16的烷基，g为cl或br。
上述方法中，所述式i和式ii中，r具体为碳原子数为4-12的烷基，更具体可为碳原子数为4的烷基或碳原子数为12的烷基，再具体可为(ch2)3ch3或(ch2)11ch3；
所述式i所示单体具体可为式iii所示化合物；
所述式ii所示单体具体可为式iv所示化合物；
所述丙烯酸碱金属盐为丙烯酸钠或丙烯酸钾。
所述共聚反应在水中进行。
所述丙烯酰胺占总单体体系的摩尔百分数为60-90mol％，具体可为66.5mol％、73.5mol％、77.5mol％或81.5mol％；
所述丙烯酸碱金属盐占总单体体系的摩尔百分数为8-30mol％，具体可为10.2mol％、15.5mol％、17.5mol％或23.5％；
所述马来酸酐占总单体体系的摩尔百分数为2-15mol％，具体可为2.3mol％、3.7mol％、4.3mol％或5.5mol％；
所述二甲基烯丙基十二烷基氯化铵占总单体体系的摩尔百分数为0.5-10mol％，具体可为2.8mol％、3.8mol％、4.3mol％或6.6mol％；
所述式i或式ii所示单体占总单体体系的摩尔百分数0.05-2.5mol％，具体可为0.1mol％、0.2mol％或0.5mol％；
所述总单体体系占反应体系的质量百分数为20-35wt％，具体可为22wt％、23wt％、26wt％或28wt％；
所述总单体体系由所述丙烯酰胺、丙烯酸碱金属盐、马来酸酐、二甲基烯丙基十二烷基氯化铵和式i或式ii所示单体组成；
所述反应体系由所述总单体体系和水组成。
所述共聚反应具体为水溶液自由基共聚合；
所述共聚反应在惰性气体保护下进行。
所述共聚反应在ph值为7.2～9.0的条件下进行；上述ph值具体可为7.6、8或8.5；ph值调节剂可为氢氧化钠或碳酸钠；
所述共聚反应步骤中，温度为2～15℃，具体可为4℃、5℃或6℃；时间为3～10h，具体可为6h、8h或9h。
所述方法还包括：在所述共聚反应之后，将所得共聚反应产物进行切割、干燥和粉碎。通过上述步骤，可以获得粉末状的两亲高分子稠油活化剂。
另外，按照上述方法制备得到的两亲高分子稠油活化剂及该两亲高分子稠油活化剂在稠油开采中的应用及在降低稠油粘度中的应用，也属于本发明的保护范围。
本发明提供的两亲高分子稠油活化剂适用于稠油强化冷采或辅助蒸汽稠油开采领域，可以显著降低稠油粘度，有利于提高稠油在地层和井筒中的流动性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
通过下述方法合成两亲高分子稠油活化剂1：
反应体系中，共聚单体丙烯酰胺、丙烯酸钠、马来酸酐、二甲基烯丙基十二烷基氯化铵和式(iii)所示的树枝状不饱和功能单体占总反应体系质量分数为28wt％，其余为去离子水。各共聚单体占总单体的摩尔百分数依次为77.5mol％、15.5mol％、3.7mol％、2.8mol％、0.5mol％。将共聚单体加入去离子水中，搅拌至完全溶解。加入ph调节剂氢氧化钠调节反应溶液ph为7.6左右，而后将反应体系温度降至4℃，通氮气60min除去反应体系中的氧。在氮气保护下依次加入引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(v50)、过硫酸铵和亚硫酸氢钠。v50、过硫酸铵和亚硫酸氢钠占总共聚单体的质量百分数依次为0.1％、0.012％和0.016％。通氮气20min，密闭后继续反应6h。所得产物经过切割、干燥、粉碎，得到粉末状两亲高分子稠油活化剂1。
式(iii)
其中，式(iii)所示的树枝状不饱和功能单体合成过程如下：
将0.05mol乙二胺和0.3mol丙烯酸甲酯加入40ml无水甲醇中，在搅拌条件下通入氮气保护，而后加热至35℃继续反应36h。减压蒸馏去除剩余无水甲醇和丙烯酸甲酯，得到树枝状分子a。
将树枝状大分子a0.03mol、乙二胺0.18mol加入35ml无水甲醇中，搅拌条件下加热至45℃，而后继续反应48h。反应结束后，减压蒸馏除去剩余的无水甲醇及乙二胺。将上述得到的粘稠液体与0.43mol丙烯酸甲酯加入60ml无水甲醇中，搅拌条件下通入氮气，而后加热至35℃继续反应72h。反应结束后，减压蒸馏去除剩余的丙烯酸甲酯和无水甲醇，得到树枝状分子b。
将树枝状分子b0.01mol和丙烯酰氧乙基胺0.016mol加入60ml无水甲醇中，通氮气、搅拌条件下加热至40℃，而后加入0.11moln，n-二甲基乙二胺，继续反应72h。反应结束后除去溶剂和残余反应物。将得到的产物和0.11mol溴代十二烷溶于无水甲醇中，通氮气、搅拌条件下加热至50℃，继续反应96h。反应结束后除去溶剂和残余反应物，经真空干燥得到式(iii)所示的树枝状不饱和功能单体。
实施例2
通过下述方法合成两亲高分子稠油活化剂2：
反应体系中，共聚单体丙烯酰胺、丙烯酸钾、马来酸酐、二甲基烯丙基十二烷基氯化铵和式(iii)所示的树枝状不饱和功能单体占总反应体系质量分数为23wt％，其余为去离子水。各共聚单体占总单体的摩尔百分数依次为66.5mol％、23.5mol％、5.5mol％、4.3mol％、0.2mol％。将共聚单体加入去离子水中，搅拌至完全溶解。加入ph调节剂碳酸钠调节反应溶液ph为7.2左右，而后将反应体系温度降至6℃，通氮气60min除去反应体系中的氧。在氮气保护下依次加入引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(v50)、过硫酸钠和硫代硫酸钠。v50、过硫酸钠和硫代硫酸钠占总共聚单体的质量百分数依次为0.06％、0.015％和0.012％。通氮气20min，密闭后继续反应8h。所得产物经过切割、干燥、粉碎，得到粉末状两亲高分子稠油活化剂2。
实施例3
通过下述方法合成两亲高分子稠油活化剂3：
反应体系中，共聚单体丙烯酰胺、丙烯酸钠、马来酸酐、二甲基烯丙基十二烷基氯化铵和式(iv)所示的树枝状不饱和功能单体占总反应体系质量分数为22wt％，其余为去离子水。各共聚单体占总单体的摩尔百分数依次为81.5mol％、10.2mol％、4.3mol％、3.8mol％、0.2mol％。将共聚单体加入去离子水中，搅拌至完全溶解。加入ph调节剂氢氧化钠调节反应溶液ph为8.5左右，而后将反应体系温度降至5℃，通氮气60min除去反应体系中的氧。在氮气保护下依次加入引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(v50)、过硫酸钾和硫代硫酸钠。v50、过硫酸钾和硫代硫酸钠占总共聚单体的质量百分数依次为0.05％、0.02％和0.015％。通氮气20min，密闭后继续反应8h。所得产物经过切割、干燥、粉碎，得到粉末状两亲高分子稠油活化剂3。
其中，式(iv)所示的树枝状不饱和功能单体合成过程如下：
将实施例1中树枝状分子b0.02mol和乙二胺0.21mol加入70ml无水甲醇中，加热至45℃后搅拌反应48h。反应结束后，减压蒸馏除去无水甲醇及剩余的乙二胺。将上述得到的粘稠液体与0.43mol丙烯酸甲酯加入100ml无水甲醇中，通入氮气，加热至35℃，搅拌条件下反应96h。反应结束后，减压蒸馏去除无水甲醇和残余丙烯酸甲酯，得到树枝状分子c。
将0.01mol树枝状分子c和0.013mol丙烯酰氧乙基胺加入80mlg无水甲醇中，通氮气、搅拌条件下加热至40℃，而后加入0.22moln，n-二甲基乙二胺，继续反应96h。反应结束后除去溶剂和残余反应物。将得到的产物和0.23mol溴代丁烷溶于无水甲醇中，通氮气、搅拌条件下加热至50℃，继续反应96h。反应结束后除去溶剂和残余反应物，经真空干燥得到式(iv)所示的树枝状不饱和功能单体。
实施例4
通过下述方法合成两亲高分子稠油活化剂4：
反应体系中，共聚单体丙烯酰胺、丙烯酸钾、马来酸酐、二甲基烯丙基十二烷基氯化铵和式(iv)所示的树枝状不饱和功能单体占总反应体系质量分数为26wt％，其余为去离子水。各共聚单体占总单体的摩尔百分数依次为73.5mol％、17.5mol％、2.3mol％、6.6mol％、0.1mol％。将共聚单体加入去离子水中，搅拌至完全溶解。加入ph调节剂氢氧化钠调节反应溶液ph为8.0左右，而后将反应体系温度降至8℃，通氮气60min除去反应体系中的氧。在氮气保护下依次加入引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(v50)、过硫酸钠和亚硫酸氢钠。v50、过硫酸钠和亚硫酸氢钠占总共聚单体的质量百分数依次为0.12％、0.017％和0.013％。通氮气20min，密闭后继续反应9h。所得产物经过切割、干燥、粉碎，得到粉末状两亲高分子稠油活化剂4。
实施例5
实施例1-4合成的两亲高分子稠油活化剂的稠油降粘率测定过程如下。
选取渤海某油田两种脱水原油作为油样1和油样2，65℃下原油粘度分别为650mpa.s和1250mpa.s。两亲高分子稠油活化剂溶液配制用水的组成为氯化钠10000mg/l，钙离子含量为500mg/l。
(1)将待测稠油和一定浓度稠油活化剂溶液分别在测试温度65℃的恒温水浴中恒温1h，而后分别量取100ml置于烧杯中，在65℃下搅拌混合3min，转速为400r/min；
(2)迅速用旋转粘度计于65℃下测定混合体系的粘度；
(3)每隔2s，记录一次读数，记录50次。选取平均值；
(4)稠油降粘率按公式(a)计算。
式中：
f-稠油降粘率，％；
μ0—测试温度下稠油油样的粘度，mpa.s；
μ-加入稠油活化剂溶液后混合体系的粘度，mpa.s。
每个样品做两个平行样，取算术平均值为测定结果。每个测定值与算术平均值之差不大于1.0％。
实施例1-4制备的两亲高分子稠油活化剂的稠油降粘率测定结果见表1。
表1实施例1－4制备的两亲高分子稠油活化剂稠油降粘率测定结果
由表可知，本发明提供的两亲高分子稠油活化剂具有良好的稠油降粘效果。两亲高分子稠油活化剂浓度高于600mg/l时，稠油降粘率均高于80％；浓度高于1200mg/l时，稠油降粘率均高于89.6％。