一種水溶性孿尾疏水締合聚合物驅油劑及合成方法

2023-04-26 10:10:46

專利名稱：一種水溶性孿尾疏水締合聚合物驅油劑及合成方法
技術領域：
本發明涉及一種用於石油エ業油田驅油提高原油採收率的孿尾疏水締合聚合物驅油劑及其合成方法。
背景技術：
水溶性疏水締合聚合物(簡稱HAWSP, Hydrophobically Associating WaterSoluble Polymer),是指在水溶性聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團的ー類水溶性聚合物。在疏水締合水溶性聚合物的水溶液中，疏水基團之間由於疏水作用而發生聚集。在臨界締合濃度(簡稱CAC, Critical Assoc iation Con-centration)以上,分子間疏水締合形成聚合物鏈三維網絡的超分子結構-動態物理交聯網絡，聚合物分子的流體力學體積増加，溶液粘度能夠顯著増加。小分子電解質的加入可増加溶液的極性以及屏蔽分子內正負離子的基團的相互作用使內鹽鍵破壞，溶液增粘效果明顯，產生明顯的抗鹽性能。在高剪切作用下，疏水締合形成的動態物理交聯網絡被破壞，溶液粘度下降，剪切作用降低或消除後大分子鏈間的物理交聯又重新形成，粘度又將恢復，不發生一般高分子的聚合物在高速剪切下的不可逆機械降解。由於其獨特的溶液性質，水溶性疏水締合聚合物在生物技術、可控藥物納米材料、水溶性塗料和三次採油等方面均展示了重要的應用前景，近年來其相關研究倍受エ業和學術界十分關注。在國內，疏水締合聚合物最先研究起於石油行業，由於疏水締合聚合物具有良好的抗溫、抗鹽能力，能夠基本滿足油氣勘探和採收礦藏的要求。西南石油大學的羅平亞院士從油氣開採的實際要求出發，開發耐溫耐鹽水溶性聚合物應能在溶液中形成結構的設想，並提出了將水溶性疏水締合聚合物應用於油氣開採，通過長時間的室內、室外研究，成功開發出具有良好抗溫抗鹽性能的エ業化驅油用水溶性疏水締合聚合物(AP-P4)，並已投入現場實際應用。2004年，張熙等人通過自由基膠束聚合方法合成了非離子型疏水締合聚合物PBAM，研究了丙烯醯胺的水相聚合反應動力學仍然適用於膠束共聚合過程；在聚合過程中由於表面活性劑膠束的存在，疏水単體在反應初期的嵌入率很高，而後期主要以丙烯醯胺均聚物為主，導致嚴重的微觀結構非均勻性，而這種非均勻性對共聚物的增粘性能有很大的影響。2005年，耿同謀等人採用用氧化還原體系，在較低的溫度和較高的總單體濃度下合成了孿尾疏水締丙烯醯胺/丙烯酸鈉IN，N- ニ辛基丙烯醯胺共聚物(P(AM/NaAA/DiCSAM))，考察了不同條件對聚合物特性粘數的影響，通過對聚合物溶液的評價，結果表明P(AM/NaAA/DiC8AM)的粘度性質和締合行為取決於其特性粘數[η ]的大小、疏水単體用量及其嵌段長度和分布。2010年，王斌採用自由基聚合方法合成了三元疏水締合聚合物P(AM/NaSS/C16DMAAC)，研究了研究了聚合物濃度、聚合物組成、電解質濃度、表面活性劑等因素對聚合物溶液表觀粘度的影響。通過對該聚合物溶液的性能評價，結果表明該三元聚合物的水溶液具有明顯的疏水締合作用，聚合物具有一定的耐鹽性和增粘性。2011年，吳曉燕等人採用自由基膠束共聚後加鹼水解法合成了孿尾疏水締合三元共聚物P (AM/NaA/BDAM)。通過對聚合物溶液的流變性能測試，該聚合物具有較強的增粘能力，此疏水締合聚合物具有較強的耐溫抗鹽能力，體系的弾性大於粘性，溶液內部可形成較強的空間網絡結構。在國外，1959年Kauzmmann首先提出了「輸水相互作用(簡稱HI, HydrophobicInteraction) 」的概念,並用其描述生物聚合物的構象轉變,生物膜的形成等一系列與生命相關的現象。2001年，G.. O Yahaya等人採用膠束聚合合成了丙烯醯胺/#_苄基丙烯醯胺共共聚物。並對聚合物水溶液進行性能評價，結果發現該聚合物具有一定的增粘抗鹽能力，並將含有芳環的疏水單體引入到聚合物中。2001年,Geoffrey L. Smith等人以單體丙烯酸(AA)、甲基丙烯醯胺(MAM)以及一系列孿尾型疏水單體(DiC6AM、DiC8AM、DiCltlAM)合成了一系列孿尾型疏水締合聚合物，通過 對聚合物溶液性能的研究。結果表明，該系列聚合物能夠增加聚合物的粘度，並且發現含有相同量的疏水単體，疏水単體DiCltlAM的增粘能力最強。2002年，Tomoe Nagayama等人通過自由基聚合合成了含有娃燒鏈的三元水溶性疏水締合聚合物P (DMAPAA/C12MAm/Si29MA)，並研究了該聚合物以及水溶液的締合性，結果表明，該聚合物有一定的增粘能力，並將聚合物的疏水鏈擴展到了含有無機矽原子的疏水單體。2006年,Sk. Asrof Ali等人合成了一系列帶有離子的孿尾,三尾型聚合物。並研究了該系列聚合物溶液的性質。結果表明，該聚合物具有較強的增粘能力，一定的抗剪切能力。疏水締合聚合物用作油田驅油劑的相關性質和エ藝已日趨成熟，但是孿尾疏水締合聚合物用作油田驅油劑還鮮有報導。基於以上觀點，該發明擬報導ー種新型的孿尾疏水単體與丙烯醯胺等共聚合的水溶性孿尾疏水締合聚合物驅油剤。

發明內容
本發明的目的在於為了使聚合物具有良好的耐溫、抗剪切稀釋性，特提供一種孿尾疏水締合聚合物驅油劑的合成方法。為了達到以上目的，本發明採用以下技術方案
孿尾疏水締合聚合物驅油劑的合成方法，其特徵在於，包括以下步驟
(1)孿尾疏水単體#-烯丙基十二烷基油醯胺的製備(NAD):在反應器中加入I.I g丙烯醛，用無水こ醇溶解，在不斷攪拌下緩慢滴加3. 7 g十二胺溶液，反應溫度0-10 °C，反應時間6-7 h，反應後緩慢加入硼氫化鈉(NaBH4),反應溫度0-10 °C，反應時間6_7 h，反應結束後緩慢加入蒸餾水，用溶劑こ酸こ酯萃取，飽和食鹽水洗滌，乾燥過濾，旋蒸溶劑後得到中間產物。然後在反應器中加入I. 4 g上述中間產物和2. O g三こ胺(Et3N),用ニ氯甲烷溶解，在不斷攪拌下緩慢滴加2. O g油醯氯，反應溫度0-20 °C，反應時間6-7 h，反應後緩慢下加入蒸餾水，再用ニ氯甲烷萃取，飽和食鹽水洗滌，乾燥過濾，旋蒸溶劑後製得紅色液體#-烯丙基-N-十二烷基油醯胺；
(2)將疏水単體(MD)和烷基酚聚氧こ烯醚(0P-10)置於燒杯中，加入少量蒸餾水攪拌至溶液透明，轉移至三ロ燒瓶中；
(3)在三ロ燒瓶中裝上氮氣管和攪拌裝置，並加入蒸餾水；
(4)加入丙烯醯胺、丙烯酸，攪拌至完全溶解；
(5)用NaOH溶液調節步驟(4)之後的溶液pH值至7;
(6)通入N2並恆溫至反應溫度一段時間後再加入過硫酸銨、亞硫酸氫鈉恆溫反應直到得到聚合物膠體。
本發明的反應原理如下
權利要求
1.孿尾疏水締合聚合物驅油劑的合成方法，其特徵在於，包括以下幾個步驟 (1)孿尾疏水単體#-烯丙基-N-十二烷基油醯胺(NAD)的製備在反應器中加入I.Ig丙烯醛，用無水こ醇溶解，在不斷攪拌下緩慢滴加3. 7 g十二胺溶液，反應溫度0-10°C，反應時間6-7 h，反應後緩慢加入硼氫化鈉(NaBH4),反應溫度0-10 °C，反應時間6_7 h，反應結束後緩慢加入蒸餾水，用溶劑こ酸こ酯萃取，飽和食鹽水洗滌，乾燥過濾，旋蒸溶劑後得到中間產物，然後在反應器中加入I. 4 g上述中間產物和2. O g三こ胺(Et3N)，用ニ氯甲烷溶解，在不斷攪拌下緩慢滴加2. O g油醯氯，反應溫度0-20 °C，反應時間6-7 h，反應後緩慢下加入蒸餾水，再用ニ氯甲烷萃取，飽和食鹽水洗滌，乾燥過濾，旋蒸溶劑後製得紅色液體#-烯丙基-N-十二烷基油醯胺； (2)將孿尾疏水単體#-烯丙基tV-十二烷基油醯胺(MD)和烷基酚聚氧こ烯醚(OP-IO)置於燒杯中，加蒸餾水攪拌至溶液透明，然後再轉移到三ロ燒瓶中； (3)室溫下，在三ロ燒瓶中裝上導氮氣管和攪拌裝置，並加入蒸餾水； (4)丙烯醯胺(AM)、丙烯酸(AA)攪拌至完全溶解； (5)用NaOH溶液調節步驟(4)之後溶液的pH值； (6)通N2氣攪拌，再加入過硫酸銨((NH4)2S2O8X亞硫酸氫鈉(NaHSO3),恆溫反應一段時間。
2.根據權利要求I所述的孿尾型疏水締合聚合物驅油劑的合成方法，其特徵在於，所述反應器為三ロ燒瓶。
3.根據權利要求2所述的孿尾疏水締合聚合物驅油劑的合成方法，其特徵在幹，所述步驟方法(5)的方法為用NaOH溶液調節pH值約為7。
4.根據權利要求2所述的孿尾疏水締合聚合物驅油劑的合成方法，其特徵在於，所述步驟(6)的方法中加入(NH4)2S208、NaHS03的時間為通N2攪拌30 min。
5.根據權利要求2所述的孿尾疏水締合聚合物驅油劑的合成方法，其特徵在於，所述步驟(6)中水浴的恆定溫度為40 °C。
6.根據權利要求2所述的孿尾型疏水締合聚合物的合成方法，其特徵在於，所述步驟(6)中恆溫反應8 ho
全文摘要
本發明公開一種新型孿尾疏水締合聚合物驅油劑及合成方法，包括以下步驟(1)孿尾疏水單體N-烯丙基-N-十二烷基油醯胺(NAD)的合成；(2)將疏水單體和烷基酚聚氧乙烯醚置於燒杯中，加入少量蒸餾水攪拌至溶液透明，轉移至三口燒瓶中；(3)在三口燒瓶中裝上氮氣管和攪拌裝置，並加入蒸餾水；(4)加入丙烯醯胺、丙烯酸，攪拌至完全溶解；(5)用氫氧化鈉溶液調節步驟(4)之後的溶液pH值至7；(5)通入N2並恆溫反應一段時間後，加入過硫酸銨、亞硫酸氫鈉再繼續反應8h後得到相應聚合物。本發明合成一種擬用於油田開發中提高原油採收率的水溶性孿尾疏水締合聚合物驅油劑。
文檔編號C09K8/588GK102690390SQ201210173649
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者傅凱, 劉曼, 葉仲斌, 苟光俊, 苟紹華 申請人:西南石油大學