一种高分子量聚氧化乙烯及其制备方法和在油田中的应用与流程
本发明涉及聚氧化乙烯，具体涉及一种高分子量聚氧化乙烯及其制备方法和在油田中的应用。
背景技术：
1、聚氧化乙烯（peo）是一类水溶性非离子型高分子聚合物，具有良好的增粘性、减阻性、润滑性和成膜性，在完井液、钻井液、驱油液、油井维护液及管输减阻等油田作业体系中具有广泛应用。尤其是在泡沫钻井液和聚合物驱油体系中，高分子量peo能够提高流体粘弹性、携岩能力和体系稳定性，并有助于降低钻具摩阻、控制滤失和改善驱替效果。然而，现有油田用peo在实际应用中仍存在分子量分布不易控制、低分子量组分影响增粘效率、高分子量过宽组分易造成溶解分散不均等问题。目前，高分子量peo的制备催化体系主要包括氨钙催化体系、金属氧化物负载催化体系、有机铝体系和碱金属醇盐体系等，上述催化体系虽然能够实现环氧乙烷开环聚合，但部分体系存在工艺安全要求高、活性中心分散不均、链转移副反应较难控制、所得peo分子量分布偏宽等问题。因此，有必要开发一种新的催化剂体系和聚合制备方法，使环氧乙烷在较均一的活性中心上平稳聚合，从而制备得到分子量较高且分子量分布较窄的聚氧化乙烯，以满足油田钻井、驱油、油井维护和管输减阻等不同应用场景。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高分子量聚氧化乙烯及其制备方法和在油田中的应用。
2、一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，包括以下步骤：向反应釜中加入无水正庚烷和催化剂，搅拌混匀；连续加入第一阶段环氧乙烷进行第一阶段反应，再连续加入第二阶段环氧乙烷进行第二阶段反应，经后处理得到高分子量聚氧化乙烯；
3、所述催化剂通过以下方法制备：
4、s1：将去离子水、镁铝水滑石搅拌混匀，加入磷酸二氢铵水溶液反应，经过滤、洗涤、干燥、粉碎、过筛、煅烧后得到磷酸锚定镁铝复合氧化物载体；
5、s2：将无水异丙醇、磷酸锚定镁铝复合氧化物载体搅拌混匀，加入氧化钙，升温搅拌，加入含有甘油和硼酸的无水异丙醇溶液，升温反应，经旋蒸、干燥、活化后即得。
6、所述催化剂、第一阶段环氧乙烷、第二阶段环氧乙烷的投料质量比为(0.007-0.013):2:1。
7、所述第一阶段反应的温度为20-30℃、时间为0.5-1.5h、表压为0.2-0.3mpa。
8、所述第二阶段反应的温度为35-42℃、时间为1-2h、表压为0.25-0.35mpa。
9、步骤s1中，所述镁铝水滑石、磷酸二氢铵的投料质量比为1:(0.07-0.08)；步骤s2中，所述磷酸锚定镁铝复合氧化物载体、氧化钙、硼酸、甘油的投料质量比为1:(0.075-0.1):(0.015-0.025):(0.08-0.09)。
10、步骤s1中，所述反应的温度为60-70℃、时间为1.5-2.5h；步骤s2中，所述升温搅拌的温度为55-65℃，时间为35-45min；步骤s2中，所述升温反应的温度为65-75℃，时间为3.5-4.5h。
11、步骤s1中，所述煅烧的程序为：以1-2℃/min的升温速率升温至480-520℃，保温煅烧2.5-3.5h。
12、步骤s2中，所述活化的程序为：以1-2℃/min的升温速率升温至180-200℃，保温活化2.5-3.5h。
13、一种高分子量聚氧化乙烯，由上述的制备方法制得。
14、一种由上述的制备方法制备的高分子量聚氧化乙烯在油田中的应用。
15、由于采用以上技术方案，本发明的有益效果包括：
16、本申请在制备催化剂过程中，先通过磷酸二氢铵对镁铝水滑石进行磷酸锚定改性，并经煅烧形成磷酸锚定镁铝复合氧化物载体，然后使氧化钙、硼酸和甘油在载体表面形成钙-硼甘油醇盐复合活性结构。载体表面的p-o-mg、p-o-al锚定位点能够对钙活性组分进行固定和限域，减少钙物种在聚合过程中的迁移、团聚及局部过度反应，使催化剂表面形成分散均匀、活性适中的聚合活性中心；钙醇盐位点作为环氧乙烷开环聚合的主要引发和链增长中心，硼酸盐位点能够对环氧乙烷醚氧进行弱配位活化，甘油的多羟基结构则增强钙、硼与载体之间的多点配位稳定作用，从而使环氧乙烷在较均一的活性中心上平稳开环增长，降低链转移、链终止和低分子量副产物的生成。稳定的界面锚定结构还能够减缓活性组分迁移和失活，使催化剂在聚合后期仍保持较高活性，进而提高聚氧化乙烯收率。同时，本申请采用两阶段连续加入环氧乙烷的聚合方式，第一阶段在较低温度下加入主要部分环氧乙烷，使催化剂活性中心逐步启动并形成稳定增长链，避免单体浓度过高和聚合放热集中造成链增长失控；第二阶段适度升温后继续加入剩余环氧乙烷，使已形成的活性链继续均匀增长并促进残余单体充分转化。连续进料与分阶段控温还能够减少未反应环氧乙烷、低聚物及副产物在后处理过程中的损失，从而提高聚氧化乙烯收率。此外，通过调节本申请催化剂的用量，可以改变有效活性中心数量及环氧乙烷与活性中心的比例，从而实现不同数均分子量聚氧化乙烯的可控制备，满足不同应用体系对增黏、减阻及流变性能的差异化要求。因此，本申请制备的聚氧化乙烯具有较高的数均分子量、较窄的分子量分布和较高的收率，而且具有反应可控性，有利于提高其在油田钻井液、驱油液及管输减阻体系中的增粘性、粘弹性和使用稳定性。
1.一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向反应釜中加入无水正庚烷和催化剂，搅拌混匀；连续加入第一阶段环氧乙烷进行第一阶段反应，再连续加入第二阶段环氧乙烷进行第二阶段反应，经后处理得到高分子量聚氧化乙烯；
2.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，所述催化剂、第一阶段环氧乙烷、第二阶段环氧乙烷的投料质量比为(0.007-0.013):2:1。
3.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，所述第一阶段反应的温度为20-30℃、时间为0.5-1.5h、表压为0.2-0.3mpa。
4.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，所述第二阶段反应的温度为35-42℃、时间为1-2h、表压为0.25-0.35mpa。
5.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述镁铝水滑石、磷酸二氢铵的投料质量比为1:(0.07-0.08)；步骤s2中，所述磷酸锚定镁铝复合氧化物载体、氧化钙、硼酸、甘油的投料质量比为1:(0.075-0.1):(0.015-0.025):(0.08-0.09)。
6.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述反应的温度为60-70℃、时间为1.5-2.5h；步骤s2中，所述升温搅拌的温度为55-65℃，时间为35-45min；步骤s2中，所述升温反应的温度为65-75℃，时间为3.5-4.5h。
7.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述煅烧的程序为：以1-2℃/min的升温速率升温至480-520℃，保温煅烧2.5-3.5h。
8.根据权利要求1所述的一种高分子量聚氧化乙烯的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述活化的程序为：以1-2℃/min的升温速率升温至180-200℃，保温活化2.5-3.5h。
9.一种高分子量聚氧化乙烯，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述的制备方法制得。
10.一种如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备的高分子量聚氧化乙烯在油田中的应用。