一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑及其製備方法
2023-04-24 04:52:11
專利名稱：一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合物，特別是涉及一種提高油田採收率，用作三次採油流體增 稠劑的聚合物及其製備方法。
背景技術：
三次採油是提高原油採收率的主要措施之一，其中聚合物驅油法佔有重要地位。 目前三次採油用聚合物主要以部分水解聚丙烯醯胺(HPAM)為主。隨著我國主要油田進入 注水後期，開始動用低品味油藏儲量，驅油用聚合物的使用出現了新情況、新問題，同時也 對其研發應用提出了新的要求。
佔資源總量過半的II、III類油藏資源，其地層溫度在70 95°C，地層礦化度在 10000 30000mg/L，二價離子800mg/L，HPAM在高溫、高價金屬離子存在下易發生動力學體 積下降、相分離和熱降解，致使水溶液粘度大幅度降低，在高溫高鹽油藏條件下進行三次採 油驅油作業基本沒有經濟效益。因此，開發適用於較高溫度80 90°C，較高礦化度10000 30000mg/L，較高二價離子800mg/L油藏條件下，不僅能夠滿足粘度要求，並且性價比高，溶 解性、穩定性、驅油性能好的產品，即耐溫抗鹽聚合物是該領域科研開發的重要方向。
目前的研究工作主要集中在開發耐溫抗鹽驅油劑，包括天然聚合物改性、合成聚 合物和高分子表面活性劑三個領域，其中合成聚合物仍然是近期水溶性耐溫抗鹽聚合物開 發的主要發展方向。耐溫抗鹽驅油用聚合物開發有如下幾個發展方向
(I)HPAM超高分子量化可以降低粘度下降的幅度，使最終保留粘度增大，但同時 會導致溶解困難、易機械降解、易吸附、在低滲地層易截留等問題，其適用油藏範圍十分有 限。
(2)耐溫抗鹽單體共聚物其主導思想是研製高濁點、在高溫下水解緩慢或不發 生水解的單體，如2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、3_丙 烯醯胺基-3-甲基丁酸(AMB)、乙烯醯胺(VAM)等。將一種或多種耐溫抗鹽單體與丙烯醯胺 (AM)共聚，得到的聚合物在高溫高鹽條件下的水解將受到限制，不會出現與鈣、鎂離子反應 發生沉澱的現象，從而達到耐溫抗鹽的目的。這類聚合物能夠長期抗溫抗鹽，但是耐溫抗鹽 單體成本高，共聚物分子量低，只能少量用於特定場合，大規模用於油田三採在經濟上難以 承受，還必須進行大量的攻關。
(3)疏水締合水溶性聚合物目前以基礎理論研究為主，主要涉及聚合物的製備 手段、結構表徵、溶液行為。進行的性能評價結果表明只在低溫低鹽環境下，效果優於 HPAM，存在的主要問題包括①疏水基團造成的溶解性問題；②因分子內締合造成耐溫抗 鹽性能下降的問題；③溶液注入性問題；④汙水溶液穩定性問題。
(4)生化聚合物以硬聚葡萄糖、胞外聚糖、琥珀聚糖為代表，具有棒狀結構、規整 性好、大分子鏈剛性強、聚合物分子總體非離子性等特點，從而導致很好的耐溫抗鹽性能， 是一類效果很好的驅油聚合物。其研發重點主要是解決生產成本、水溶液中的聚集傾向等 問題。
但是現有的驅油聚合物，包括HPAM系列產品和MO系列聚合物，都無法適應耐溫 90°C、耐鹽30000mg/L、耐二價離子800mg/L的II、III類油藏使用要求。發明內容
為了滿足目前三次採油中對高溫、高鹽條件下增稠劑的技術要求，本發明提供了 一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑及其製備方法。
本發明的一種耐溫抗鹽增稠劑是這樣實現的
一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑，所述增稠劑由單體A和單體B共聚而成；所述單體A 為具有烯烴基團的水溶性化合物，選自丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、N，N-二甲基 丙烯醯胺、2丙烯醯胺基-2甲基丙磺酸中的一種或幾種；所述單體B是至少一種以結構通 式1或結構通式2表示的馬來醯亞胺化合物；
[結構通式1]
式中，
R為C1 C12的烷基或C6 C12的烷基芳基；
X 為 OH、COOH 或 SO3Na。
在具體實施時，所述烷基為亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞異丙基、亞丁基、亞異丁基 或亞十二烷基，優選亞甲基、亞乙基或亞異丙基；所述烷基芳基為苯基、萘基、苄基或乙基苯 基，優選苄基；X優選S03Na。
在具體實施時，在所述增稠劑中，所述單體A佔所述單體A和所述單體B總重量的 70 99wt %，優選 90 95wt %。
本發明的耐溫抗鹽增稠劑的製備方法是這樣實現的
一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑的製備方法，權利要求1 5之一所述增稠劑的製備 方法依次包括以下步驟
(1)將所述單體A和所述單體B溶解在水中製成水溶液，然後在所述水溶液中通入氮氣除氧；
[結構通式2]
(2)調節所述水溶液pH值為8 10，加入偶氮類或氧化還原自由基引發劑，密封， 然後在攪拌下進行聚合反應，得到膠狀聚合物水溶液產物；
(3)所述膠狀聚合物水溶液產物經乾燥製得耐溫抗鹽增稠劑產品.
在步驟⑵中，所述水、所述單體A、所述單體B和所述引發劑的重量比為 1000 80 450 10 50 0. 001 0. 05 ；在使用所述偶氮類引發劑時，所述聚合反應 的溫度為40 70°C，在使用氧化還原引發劑時，所述聚合反應的溫度為15 30°C;所述聚 合反應的反應時間為5 10小時。
在具體實施時，在步驟O)中，用氫氧化鈉溶液調節所述水溶液PH值為8. 5 9.5 ；所述水、所述單體A、所述單體B和所述引發劑的重量比優選為1000 100 260 10 20 0.005 0.02 ；所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或2， 2-偶氮雙O-甲基丙脒)鹽酸鹽，優選為2，2-偶氮雙甲基丙脒)鹽酸鹽；所述氧化還 原引發劑中，氧化劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，還原劑為亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，優選的氧化 還原引發劑中，氧化劑為過硫酸鉀，還原劑為亞硫酸鈉；在使用所述偶氮類引發劑時，所述 聚合反應的溫度優選為45 50°C，在使用氧化還原引發劑時，所述聚合反應的溫度為優選 15 20°C ；所述聚合反應的反應時間優選為6 7小時。
本發明提供了一種油田提高採收率用的耐溫抗鹽聚合物增稠劑，該聚合物在保持 了抗鹽性能同時，通過提高聚合物主鏈的穩定性，從而提高粘度保持性能。本發明的原料簡 單易得，合成條件不苛刻，工藝簡單，且產物的產率高，易於分離。
圖1，是實施例3所得耐溫抗鹽增稠劑與聚丙烯醯胺的水溶液的保留粘度-老 化時間對比圖。其中橫坐標是時間(T)，單位是小時(Hr)；縱坐標是聚合物溶液粘度 (Viscosity)，單位是mPa. S。圖中曲線1是傳統聚丙烯醯胺的曲線，曲線2是實施例3產品 的曲線。
具體實施方式
下面結合實施例進一步詳述本發明的技術方案，本發明的保護範圍不局限於下述 的具體實施方式
。
實施例1
將質量份數180份的丙烯醯胺(AM)、20份的如結構式1所示的N-乙酸基馬來醯 亞胺，攪拌下溶解於1000份的水中。
[結構式1]
權利要求
1. 一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑，所述增稠劑由單體A和單體B共聚而成；所述單體A為 具有烯烴基團的水溶性化合物，選自丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、N，N-二甲基丙 烯醯胺、2丙烯醯胺基-2甲基丙磺酸中的一種或幾種；所述單體B是至少一種以結構通式1 或結構通式2表示的馬來醯亞胺化合物； [結構通式1]
2.根據權利要求1所述的增稠劑，其特徵在於所述烷基為亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞異丙基、亞丁基、亞異丁基或亞十二烷基；所述 燒基芳基為苯基、萘基、節基或乙基苯基。
3.根據權利要求1所述的增稠劑，其特徵在於所述烷基為亞甲基、亞乙基或亞異丙基；所述烷基芳基為苄基；所述X為S03Na。
4.根據權利要求1 3之一所述的增稠劑，其特徵在於在所述增稠劑中，所述單體A佔所述單體A和所述單體B總重量的70 99wt%。
5.根據權利要求4所述的增稠劑，其特徵在於所述單體A佔所述單體A和所述單體B總重量的90 95wt%。
6.一種如權利要求1 5之一所述耐溫抗鹽聚合物增稠劑的製備方法，依次包括以下 步驟(1)將所述單體A和所述單體B溶解在水中製成水溶液，然後在所述水溶液中通入氮氣除氧；(2)調節所述水溶液PH值為8 10，加入偶氮類或氧化還原自由基引發劑，密封，然後 在攪拌下進行聚合反應，得到膠狀聚合物水溶液產物；(3)所述膠狀聚合物水溶液產物經乾燥製得耐溫抗鹽增稠劑產品；
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於在步驟( 中，所述水、所述單體A、所述單體B和所述引發劑的重量比為1000 80 [結構通式2]- 450 10 50 0.001 0.05;在使用所述偶氮類引發劑時，所述聚合反應的溫度為40 70°C，在使用氧化還原引發劑時，所述聚合反應的溫度為15 30°C ；所述聚合反應的反應 時間為5 10小時。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於在步驟O)中，用氫氧化鈉溶液調節所述水溶液PH值為8. 5 9. 5;所述水、所述單體A、所述單體B和所述引發劑的重量比為1000 100 沈0 10 20 0. 005 0. 02 ；所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或2，2-偶氮雙甲基丙脒)鹽酸 鹽；所述氧化還原引發劑中，氧化劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，還原劑為亞硫酸鈉或亞硫酸氫 鈉；在使用所述偶氮類引發劑時，所述聚合反應的溫度為45 50°C，在使用氧化還原引發 劑時，所述聚合反應的溫度為15 20°C ；所述聚合反應的反應時間為6 7小時。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於所述偶氮類引發劑為2，2-偶氮雙甲基丙脒)鹽酸鹽；所述氧化還原引發劑中，氧 化劑為過硫酸鉀，還原劑為亞硫酸鈉。
全文摘要
一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑及其製備方法。本發明的增稠劑是由具有烯烴基團的水溶性化合物和馬來醯亞胺化合物共聚生成，該增稠劑在高礦化度和正二價離子濃度的水體中具有高粘度，在高溫、高剪切強度、高剪切頻率下具有較好的粘度保持性能，可以滿足目前三次採油中對高溫、高鹽條件下增稠劑的技術要求，提高三次採油的II、III類油藏的採收率。
文檔編號C08F222/40GK102031101SQ20091017697
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月25日 優先權日2009年9月25日
發明者伊卓, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 祝綸宇, 計文希, 趙方園, 魏小林 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北京化工研究院