專利名稱：一種耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種石油工業用耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑及制備方法。
背景技術：
石油在當今社會經濟的高速發展時期，仍然起著關鍵的作用。石油需求量不斷增加和其儲量不斷的減少之間的矛盾日益突出。然而國內油藏中大約有60%的原油不能用常規采油技術開采，制約著國民經濟的發展。為了提高石油的產量，目前應用較廣的是三次采油(Enhanced Oil Recovery, EOR),其中最重要的也是技術比較成熟的方法之一就是三次采油中的聚合物驅油，對老油田的再開發來穩定石油的產量，該技術已在國內許多油田應用。目前，油田遇到的問題主要是，三次采油聚合物驅油劑常用主要為聚丙烯酰胺(PAM)和部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)。但是，PAM或HPAM在高剪切作用、高價礦物離子(Ca2+，Mg2+等)、高溫等條件下易水解、降解、鏈卷曲等，導致溶液性能驟變而達不到工程施工的要求。為此，迫切需要研制耐溫耐鹽抗剪切聚合物來滿足需求，其中最常用的方法就是對丙烯酰胺共聚物進行改性，使其獲得忍受苛刻條件的能力，疏水締合聚合就是其中的一類改性
女口
廣叩ο從20世紀80年代開始，疏水締合水溶性聚合物(HAWP)就開始作為采油助劑在油田使用，并且美國南密西西比大學的McCormick教授研究小組對耐溫、抗鹽的疏水締合聚丙烯酸胺共聚物進行了大量的研究(McCormick C L, Nonaka T, Johnson C B. Water-solublecopolymers synthesis and aqueous solution behavior ofas-sociative acrylamide/N-alkylacrylamide copolymers [J]. Polymer, 1988, 29:731-739)結果顯不這些共聚物都表現出了比較明顯的增粘和抗鹽性能。加拿大多倫多大學的Mitchell與新加坡南洋理工大學的Richard等人合作對聚氧化乙烯(PEO)類的疏水締合聚合物進行了研究，發現該類HAWP的締合性能會隨著疏水鏈長的增加而增加(Kumacheva, E. ; Rharbi, Y. ff. ;Nik, M. A. ; etal.Fluorescence studies of an alkaline swellableassociative polymer in aqueoussolution [J]. Langmuir, 1997, 13:182-186.)。在 2OO2 年，法國的 Jeanne Francois 團隊使用了包括熒光光譜、流變儀、小角中子散射、小角X-射線衍射和小角激光散射等許多現代分析手段對疏水聚合物做了深入的研究(ChiarelIi，PA. ;Johal, M. S. ;Holmes1D. J. ; et
a.1 Polyelectro-1ytespin-assembly[J]. Langmuir, 2002, 18:168-17)。而在國內對疏水締合聚合物研究起步較晚，1997年四川大學的黃榮華教授等人合成的陽離子型表面活性疏水締合水溶性聚合物(周暉，黃榮華.疏水締合水溶性丙烯酰胺-丙烯酸正辛酯共聚物的溶液性能[J]·油田化學，1997，14(3) :252-256.)，但所得到的水溶性聚合物的粘度很低，臨界締合濃度很高。1999年，西南石油學院羅平亞院士從油氣開采工程的實際需要出發，結合高分子科學和膠體化學的基本原理，獨立提出了理想的油氣開采用水溶性聚合物應能在溶液中形成結構的設想，并提出了多種可形成結構的模型，其中最重要的一種便是疏水締合水溶性聚合物(鄭焰.油氣開采用締合聚合物合成與溶液性能研究[D].西南石油學院博士論文，1999. 6)。后來，以中原油田王中華(李季，呂茂森，劉建江，王志鵬，王中華.驅油用耐溫抗鹽三元共聚物ZYS性能評價[J].油田化學，1999，16(3) :259)為代表工作者在國內掀起了疏水締合水溶性聚合物研究的熱潮。目前，丙烯酰胺基疏水締合聚合物作為新一代驅油劑，因其良好的增粘和抗剪切性(李林輝，郭擁軍，羅平亞，等.一種疏水締合水溶性聚合物的合成及其溶液性能[J].應用化學，2003，20 (11) :1048-1051)已在海上油田高效開發中取得成功應用(周守為等.用于海上油田化學驅的聚合物研究[J].中國海上油氣(工程)，2007, 19 (I) : 25-29)。西南石油大學羅平亞團隊一直對疏水締合聚合物驅油機理做深入研究(陳洪，韓利娟，徐鵬，等.疏水改性聚丙烯酰胺的增粘機理研究[J].物理化學學報，2003，19 (11) : 1020-1024;曹寶格，羅平亞，等.疏水締合聚合物溶液粘彈性及流變性研究[M].石油學報，2006, 27(1) :85-88;汪于博，葉仲斌，史雪枝.疏水締合聚合物質量濃度對其結構形貌的影響[J].新疆石油地質，2008，29 (5) :638-640)，陳洪，李二曉，葉仲斌，韓利娟，羅平亞.疏水締合聚丙烯酰胺與雙子表面活性劑的相互作用.物理化學學報[J]. 2011，27(3)，671-676;陳洪，吳曉艷，葉仲斌，韓利娟，羅平亞.疏水締合聚丙烯酰胺在鹽水中的自組裝行為.物理化學學報[J]· 2012，28 (4) ,903-908)并且取得了突出的成果。疏水締合聚合物相關研究取得了很大進展，并且得到廣泛的應用，有的已進入工業化生產，但還有許多問題需要進一步研究。例如由于高溫水解作用造成聚合物溶液的黏度保留率較低，黏度下降很快，因此聚合物的長期穩定性有待加強。另外由于國內石油開采深度的加深，使得聚合物要具有更好的耐溫能力。再次，國內大多油田進入或即將進入高含水期或遇到高礦化度水，因此聚合物的耐鹽性也需要加強。因此，我們試圖在聚合物鏈中引入含疏水鏈季銨鹽側鏈提高聚合物的增粘能力和抗鹽能力，通過引入苯環結構來增加分子鏈剛性，進而提高聚合物的熱穩定性和抗剪切能力。分子鏈中引入羧酸基團來提高聚合物的水溶性，滿足實際施工需 要。
發明內容
本發明的目的在于為了保證油田石油開采的順利進行，特提供一種耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑及制備方法。為了達到此目的，本發明采用以下技術方案一種耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑由丙烯酰胺代號AM、丙烯酸鈉代號NaAA、N-烯丙基苯乙酰胺代號NAPA，N，N- 二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化銨代號AHAC四種結構單元構成的AM/NaAA/NAPA/AHAC聚合物。其結構如下所示
權利要求
1.一種耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑，其特征在于 其結構如下所示
2.一種根據權利要求1所述的耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑，其特征是 該驅油劑由丙烯酰胺代號AM、丙烯酸鈉代號NaAA、N-烯丙基苯乙酰胺代號NAPA，N，N- 二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化銨代號AHAC四種結構單元構成的聚合物。
3.一種根據權利要求1所述的耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑，其特征是 所用單體NAPA的制法在150ml干燥的單頸燒瓶加入1. 63g烯丙基胺，4. OOg三乙胺和O.02g對苯二酚，用二氯甲烷溶劑稀釋，在冰浴和磁力攪拌下用恒壓滴液漏斗緩慢將4. 41g苯乙酰氯滴加入反應器中，控制在半小時內滴完；滴完后常溫反應4-6h，反應液經水洗，酸洗，堿洗，飽和食鹽水洗，干燥過濾，蒸發溶劑后制得白色固體粉末NAPA單體。
4.一種根據權利要求1所述的耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑，其特征是 制備該耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑，包含以下步驟， 第一步在150mL三口燒瓶中，加入定量的NAP，AHAC和乳化劑，再加入適量的去離子水，在30° C攪拌30min，讓其充分乳化； 第二步依次加入定量的AM和NaAA; 第三步用25% NaOH調節pH到指定值，將體系配成水溶液，通氮氣IOmin ； 第四步在設定溫度下恒溫30min,繼續通入氮氣10_20min ； 第五步升溫至所需溫度后恒溫20min，加入引發劑，再通氮氣lOmin，在恒溫下密封反應8h，得到白色透明膠狀粗產物； 第六步將粗產物用乙醇沉淀分離，烘干粉碎，得到粉狀聚合物產品AM/NaAA/NAA/AHAC0
5.一種根據權利要求4所述的制備方法，其特征是 耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑所用原料配比質量以克為單位，單體質量百分比為，AM57. 0 59. 8%, NaAA 39. 3 40. 0%, NAA O. Γθ. 2%, AHAC O. Γ3. 5%。最終所配成單體總質量百分比濃度為15 25%水溶液。
6.一種根據權利要求4所述的制備方法，其特征是 所用乳化劑為聚乙二醇、十二烷基磺酸鈉、十六烷基溴化銨和0Ρ-10其中的一種，優選0Ρ-10, 0Ρ-10占被乳化單體總質量的O. 5-2%。
7.一種根據權利要求4所述的制備方法，其特征是引發劑可以選取水溶性的雙氧水、過硫酸銨、過硫酸鉀的一種，也可以選取過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉、過硫酸銨和亞硫酸氫鈉及二價鐵離子和雙氧水組成的氧化還原體系，優選過硫酸銨和亞硫酸氫鈉體系；引發劑加入量為單體總質量的O.廣1%。
8.一種根據權利要求4所述的制備方法，其特征是 原料選用過程中，所使用的NaAA是由AA與NaOH在冰浴下配制而成的。最終體系的pH范圍為7 9，反應溫度控制在40 55° C。
9.權利要求4所制得的耐溫抗鹽疏水締合聚合物作為驅油劑在油田三次采油中使用。
全文摘要
本發明涉及一種耐溫抗鹽疏水締合聚合物驅油劑及制備方法。其制備方案質量以克為單位，單體質量百分比為，丙烯酰胺AM57.0~59.8%，丙烯酸鈉NaAA39.3~40.0%，N-烯丙基苯乙酰胺NAPA0.1~0.2%，N，N-二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化銨AHAC0.1~3.5%；其制法是在反應器中加入NAPA、AHAC和乳化劑，加水乳化完全；再加入NaAA和AM，pH調為7，再加引發劑，反應后經洗滌、粉碎、烘干，得聚合物產品。該聚合物具有水溶性、較高的增粘能力和耐溫抗剪切性。0.1wt%的溶液在100°C時粘度保留率達91.3%，且它能提高模擬原油16.6%的采收率。
文檔編號C08F220/06GK103059217SQ20131000550
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者葉仲斌, 封明明, 茍紹華, 尹婷, 劉曼, 黃子妍, 郭利娟 申請人:西南石油大學