專利名稱：油田用磺化耐溫抗鹽共聚物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種油田用磺化耐溫抗鹽共聚物及其制備方法。
背景技術：
三次采油是提高原油采收率的主要措施之一，其中聚合物驅油法占有重要地位。 聚合物驅油所使用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和生物聚合物。在淡水中， HPAM分子的羧鈉基的電性相互排斥作用，使得HPAM分子線團呈伸展狀態，增粘能力很強。 但是，在鹽水中，HPAM分子的羧鈉基負電荷被陽離子屏蔽，分子線團呈卷曲狀態，增粘能力大幅度下降。水解度越大，羧鈉基含量越高，HPAM分子線團在鹽水中卷曲越嚴重，增粘能力越差。當HPAM水解度>40%時，聚丙烯酰胺分子卷曲非常嚴重，增粘能力大大下降，如果鹽水中Ca2+、Mg2+含量較高，分子易與鈣、鎂等多價陽離子結合，產生絮凝沉淀。由于三次采油的周期很長，驅油聚合物的穩定性非常重要，在油藏條件下保持水解度<40%的時間應在三個月以上。然而，HPAM分子中的酰胺基在酸性、堿性條件下的水解反應非常迅速，在中性條件下的水解速度也隨著溫度的升高而迅速加快，因而HPAM不具備耐溫抗鹽的特性，并且可能造成地層堵塞而傷害地層；而聚多糖雖具有良好的耐溫耐鹽性能，但存在價格昂貴且注入性能差、易被生物降解等缺點。為了獲得優良耐溫耐鹽性能的共聚物產品，目前許多學者開展了大量的研究工作。從分析HPAM耐溫抗鹽性能差的原因入手，降低HPAM分子鏈的卷曲、降低分子對鈣、鎂等多價陽離子的敏感程度、抑制酰胺基水解。主要解決方法一是從高分子的一級、二級結構入手對共聚物改性；二是從高分子的高級結構(聚集態結構)入手合成能產生分子間特殊結構的聚合物。許多研究者展開了大量的研究，從分子結構設計的思路著手，設計合成了兩性聚合物、疏水締合聚合物、多元組合共聚物以及新型分子結構的共聚物等耐溫耐鹽聚合物產品。專利CN 1814637A公開了一種耐溫抗鹽聚丙烯酰胺的制備方法，引入三種耐溫耐鹽單體與丙烯酰胺共聚，合成了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/甲基丙烯酸/ 二甲基二烯丙基氯化銨四元共聚物、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺及-2-甲基丙磺酸/衣康酸/丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨四元共聚物等耐溫耐鹽共聚物，這些聚合物確實提高了的產品的耐溫耐鹽性能，但是其引入單體較多，制備工藝必然復雜，產品生產及價格難以經濟，并且只能滿足礦化度低于10000mg/L、溫度低于65°C的條件下，不能滿足更高溫度和礦化度條件下的應用需求。專利CN 1876751A公開了一種辮狀梳形抗鹽聚合物增稠劑，這種增稠劑耐溫耐鹽性能比梳形耐溫耐鹽共聚物增稠劑要好，而且分子量較低，在大慶清水(總礦化度IOOOmg/ L，其中鈣鎂離子15mg/L)、大慶污水(總礦化度4000mg/L，其中鈣鎂離子60mg/L)、大港污水 (總礦化度5024mg/L，其中鈣鎂離子60mg/L)中的增粘效果優于普通聚丙烯酰胺產品和梳形抗鹽聚合物工業品，可以適應大慶二類油藏三次采油的要求，但仍然無法滿足更高溫度更高礦化度油藏中三次采油的要求。
以上文獻中的聚合物，或是引入很多單體，或是通過增加共聚物分子鏈的特殊構型，來提高聚合物的耐溫抗鹽性能，但起到的效果不是很理想，仍不能有效提高聚合物的耐溫抗鹽性能，尤其是抗鹽性能，又或是引入單體的數量和含量較多，使用經濟性差。因此，仍不能滿足高溫高礦化度油藏的實際應用條件與要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中存在的高溫高礦化度下聚丙烯酰胺耐溫耐鹽性能差和共聚物引入單體及其含量較多的問題，提供一種新的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物，該共聚物具有耐溫耐鹽性能尤其是抗鹽性能好、引入單體及含量少的優點。本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的共聚物的制備方法。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下一種油田用磺化耐溫抗鹽共聚物，具有以下通式(I)
權利要求
1.一種油田用磺化耐溫抗鹽共聚物，具有以下通式(I)
2.按照權利要求1所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物，其特征在于所述的帶有較大側基上含磺酸基團單體為丙烯酰胺基烷烴磺酸。
3.按照權利要求1所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物的制備方法，包括以下步驟a)將所需量的帶有較大側基上含磺酸基團的單體溶于水，并用氫氧化鈉中和，得到溶液I ；b)向溶液I中加入所需量的丙烯酰胺，將丙烯酰胺、帶有較大側基上含磺酸基團的單體配成總質量濃度為10 45w. t. %的水溶液II ；c)向溶液II中通氮氣脫氧5 90分鐘，于O 25°C溫度下，加入占單體質量0.001 3%的復合引發體系，得到溶液III ；其中復合引發體系以重量百分比計，包括以下組分 (A) 15 85%的氧化劑，(B) 5 75%的還原劑，(C) 10 80%的叔胺類功能性單體；d)向溶液III中通氮氣脫氧5 90分鐘，于O 25度溫度下，引發15 90分鐘，再升溫到30 60°C，繼續恒溫反應1 15小時，得到的膠體狀產物I ；e)向膠體狀產物I中加入所需量的質量濃度為1 30%的堿液，升溫至75 95°C，于此溫度下水解0. 5 5小時，得到膠體狀產物II ；f)將膠體狀產物II干燥、粉碎、過篩后，制得粉末狀油田用磺化耐溫抗鹽共聚物。
4.按照權利要求3所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物的制備方法，其特征在于所述的加入的丙烯酰胺與丙烯酰胺基烷基磺酸的質量比為55 99 45 1。
5.按照權利要求3所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物的制備方法，其特征在于氧化劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的一種。
6.按照權利要求3所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物的制備方法，其特征在于還原劑是亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉中的一種。
7.按照權利要求3所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物的制備方法，其特征在于叔胺類功能性單體是甲基丙烯酸N，N- 二甲氨基乙酯或β -二甲氨基丙腈。
8.按照權利要求3所述的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物的制備方法，其特征在于堿液為氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發明涉及一種油田用磺化耐溫抗鹽共聚物及其制備方法，主要解決以往技術中存在的高溫高礦化度條件下聚丙烯酰胺耐溫耐鹽性能差和共聚物引入單體及其含量較多的問題。本發明通過采用引入一種帶有較大側基上含磺酸基團的單體與丙烯酰胺共聚，然后水解的途徑得到了油田用磺化耐溫抗鹽共聚物及其制備方法的技術方案，較好的解決了該問題。本發明的油田用磺化耐溫抗鹽共聚物可用于油田采油驅油劑，也可用于壓裂液增稠劑、堵水調剖劑及鉆井液處理劑等油田應用領域，本發明的制備方法工藝簡單，易于工業生產。
文檔編號C09K8/588GK102464761SQ20101055205
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者夏燕敏, 宋曉芳, 蔡紅, 陳安猛 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院