一種耐溫抗鹽兩親共聚物及其製備方法
2023-12-03 00:20:01 1
一種耐溫抗鹽兩親共聚物及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐溫抗鹽兩親共聚物及其製備方法，該共聚物以丙烯醯胺、丙烯酸為水溶性單體，N-芳基丙烯醯胺為疏水性剛性單體，甲基丙烯醯氧乙基二甲基烷基溴（氯）化銨為表面活性的柔性單體，採用水溶性自由基共聚而成。本發明共聚物以丙烯醯胺分子主鏈上引入耐溫抗鹽剛性側基的同時，共價鍵連結增溶性和增粘性良好的柔性分子鏈，從而在抗剪切、耐溫抗鹽及長期熱鹽穩定性方面性能優良，適用於中高溫高鹽油田的原油開採。其製備方法原理可靠，操作簡便，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種耐溫丨幾鹽兩親共聚物及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種耐溫抗鹽兩親共聚物及其製備方法，屬於高分子材料和油田化學領域。【背景技術】
[0002]我國陸上的主體油田(區)處於開發中後期，聚合物驅及複合驅(聚合物/表面活性劑驅)是提高採收率的重要技術和有效手段。隨著油藏可採原油的動用程度提高，原油挖掘的潛力降低，為保證油田的穩產，最直接的途徑就是提高聚合物的適應性，特別是提高聚合物在高溫、高鹽惡劣油藏條件下的長期穩定性。但是，目前油田用常規聚合物如部分水解聚丙烯醯胺(HPAM)和生物聚合物黃胞膠(XC)適用的油藏環境為溫度≤ 70°C，礦化度≤ 15000mg/L(Ca2+，Mg2+≤ 500mg/L)。HPAM 和 XC 不能滿足高溫(≥ 75°C)、高鹽(≥ 30000mg/L)油藏的基本原因是單ー的結構單元在高溫高鹽條件發生分子鏈降解，長期穩定性差。因此，研究與開發耐溫、抗鹽適用於高溫高鹽惡劣油藏環境的水溶性驅油劑迫在眉睫。
[0003]同時，從聚合物的溶解性、增粘性、抗剪切性、經濟效應等方面綜合考慮丙烯醯胺(AM)為主要単體不可替代。目前，主要通過引入功能性単元、改變聚合物分子鏈的構型形成拓撲結構等方式提高聚合物的耐溫抗鹽性能。典型的代表是疏水締合聚合物(HAP)，丙烯醯胺分子主鏈上引入長烷基的丙烯醯胺衍生物或高級脂(<lmol%)，通過疏水基團的締合效應增加溶液的驅油性能。星型、梳型聚合物(KYPAM)主要是大分子在水溶液中形成網絡的拓撲結構提高聚合物的耐溫抗鹽性能。但是，單純的引入耐溫抗鹽性剛性単元或者引入長烷基的疏水単元均不能滿足聚合物溶液在高溫高鹽條件下的穩定性能。究其根本原因主要體現在兩個方面:①剛性基團引入到大分子鏈，優點是耐溫抗鹽性能提高，缺點為增粘效果差，並且溶解性不理想，如苯乙烯的衍生物與AM和2-丙烯醯胺基-2-丙基磺鈉(AMPS)製備的三元共聚物(鍾傳蓉等，離子型疏水締合共聚物的分子複合，石油學報(石油加工)，2009，25 (I):78-85)。②長烷基的疏水單元引入到大分子鏈，低濃度的聚合物形成網絡狀結構，顯著增粘並表現較好的抗鹽性能，缺點是柔性結構的疏水単元在溫度大於75°C發生捲曲，體系的粘度急劇下降(程傑成等，新型梳形抗鹽聚合物的流變性，高分子材料科學與エ程，2004，20(4): 119-121)。
[0004]綜上可知，要提高聚合物在高溫、高鹽惡劣環境的長期穩定性必須從設計大分子的結構單元出發，同時引入抗鹽、耐溫性能的剛性基團和增粘、增溶性能的柔性基團以達到聚合物在耐高溫高鹽性能與其溶解性和增粘性能的有機統一。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種耐溫抗鹽兩親共聚物，該共聚物以丙烯醯胺分子主鏈上引入耐溫抗鹽剛性側基的同時，共價鍵連結增溶性和增粘性良好的柔性分子鏈，從而在抗剪切、耐溫抗鹽及長期熱鹽穩定性方面性能優良，具有廣闊的市場前景。
[0006]本發明的另一目的還在於提供上述耐溫抗鹽兩親共聚物的製備方法，該方法原理可靠，操作簡便，製備的的兩親聚合物表現出優異的抗剪切性能、耐溫性及老化過程中的長期穩定性能，適用於中高溫高鹽油田的原油開採。
[0007]為了達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。
[0008]基於當前驅油用聚合物在高溫、高鹽條件，長期穩定性差的薄弱環節，從設計大分子鏈的結構單元出發，在丙烯醯胺分子主鏈上引入耐溫抗鹽剛性側基的同時，共價鍵連結增溶性和增粘性良好的柔性分子鏈，柔性分子鏈為具有表面活性的季銨鹽型烷基大単體，在水溶液下形成膠束，能很好增溶疏水性的剛性基團。剛性單元和柔性單元以微嵌段的形式分布在大分子主鏈上。
[0009]一種耐溫抗鹽兩親共聚物，該共聚物以丙烯醯胺(AM)、丙烯酸(AA)為水溶性單體，N-芳基丙烯醯胺(N-AAM)為疏水性剛性單體，甲基丙烯醯氧乙基二甲基烷基溴(氯)化銨(MADA)為表面活性的柔性單體，採用水溶性自由基共聚而成，其結構式如下:
[0010]
【權利要求】
1.一種耐溫抗鹽兩親共聚物，該共聚物以丙烯醯胺、丙烯酸為水溶性単體，N-芳基丙烯醯胺為疏水性剛性單體，甲基丙烯醯氧乙基二甲基烷基溴(氯)化銨為表面活性的柔性單體，採用水溶性自由基共聚而成，其結構式如下:
2.如權利要求1所述的耐溫抗鹽兩親共聚物的製備方法，依次包括以下步驟: (1)四種單體稱取以下重量份:丙烯醯胺16~22.5份，丙烯酸I~4份，N-芳基丙烯醯胺0.2~1.5份，甲基丙烯醯氧乙基二甲基烷基溴(氯)化銨0.25~2.5份； (2)先在反應器中加入単體丙烯醯胺、丙烯酸，蒸餾水稀釋，氫氧化鈉調節pH=4~7，隨後加入単體甲基丙烯醯氧乙基二甲基烷基溴(氯)化銨及N-芳基丙烯醯胺，配成単體總質量濃度為20~25%的溶液，通N230min，然後加入過硫酸鹽和亞硫酸氫鹽組成的引發劑體系.0.05~0.25重量份，N2保護，在溫度30~60°C下反應4~24h，製得耐溫抗鹽兩親共聚物。
【文檔編號】C08F220/56GK103554360SQ201310533660
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】劉銳, 蒲萬芬, 劉學利, 賈虎, 任豪, 趙娟 申請人:西南石油大學