專利名稱：一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物，特別是涉及一種提高油田采收率，用作三次采油流體增 稠劑的聚合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
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(qū)油法占有重要地位。 目前三次采油用聚合物主要以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)為主。隨著我國主要油田進入 注水后期，開始動用低品味油藏儲量，驅(qū)油用聚合物的使用出現(xiàn)了新情況、新問題，同時也 對其研發(fā)應(yīng)用提出了新的要求。
占資源總量過半的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(fā)生動力學(xué)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采 油驅(qū)油作業(yè)基本沒有經(jīng)濟效益。因此，開發(fā)適用于較高溫度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，并且性價比高，溶 解性、穩(wěn)定性、驅(qū)油性能好的產(chǎn)品，即耐溫抗鹽聚合物是該領(lǐng)域科研開發(fā)的重要方向。
目前的研究工作主要集中在開發(fā)耐溫抗鹽驅(qū)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(lǐng)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(fā)的主要發(fā)展方向。耐溫抗鹽驅(qū)油用聚合物開發(fā)有如下幾個發(fā)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(dǎo)致溶解困難、易機械降解、易吸附、在低滲地層易截留等問題，其適用油藏范圍十分有 限。
(2)耐溫抗鹽單體共聚物其主導(dǎo)思想是研制高濁點、在高溫下水解緩慢或不發(fā) 生水解的單體，如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、3_丙 烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMB)、乙烯酰胺(VAM)等。將一種或多種耐溫抗鹽單體與丙烯酰胺 (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(xiàn)與鈣、鎂離子反應(yīng) 發(fā)生沉淀的現(xiàn)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，只能少量用于特定場合，大規(guī)模用于油田三采在經(jīng)濟上難以 承受，還必須進行大量的攻關(guān)。
(3)疏水締合水溶性聚合物目前以基礎(chǔ)理論研究為主，主要涉及聚合物的制備 手段、結(jié)構(gòu)表征、溶液行為。進行的性能評價結(jié)果表明只在低溫低鹽環(huán)境下，效果優(yōu)于 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(nèi)締合造成耐溫抗 鹽性能下降的問題；③溶液注入性問題；④污水溶液穩(wěn)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(jié)構(gòu)、規(guī)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(dǎo)致很好的耐溫抗鹽性能， 是一類效果很好的驅(qū)油聚合物。其研發(fā)重點主要是解決生產(chǎn)成本、水溶液中的聚集傾向等 問題。
但是現(xiàn)有的驅(qū)油聚合物，包括HPAM系列產(chǎn)品和MO系列聚合物，都無法適應(yīng)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(fā)明內(nèi)容
為了滿足目前三次采油中對高溫、高鹽條件下增稠劑的技術(shù)要求，本發(fā)明提供了 一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑及其制備方法。
本發(fā)明的一種耐溫抗鹽增稠劑是這樣實現(xiàn)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，選自丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、N，N-二甲基 丙烯酰胺、2丙烯酰胺基-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(jié)構(gòu)通 式1或結(jié)構(gòu)通式2表示的馬來酰亞胺化合物；
[結(jié)構(gòu)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(yōu)選亞甲基、亞乙基或亞異丙基；所述烷基芳基為苯基、萘基、芐基或乙基苯 基，優(yōu)選芐基；X優(yōu)選S03Na。
在具體實施時，在所述增稠劑中，所述單體A占所述單體A和所述單體B總重量的 70 99wt %，優(yōu)選 90 95wt %。
本發(fā)明的耐溫抗鹽增稠劑的制備方法是這樣實現(xiàn)的
一種耐溫抗鹽聚合物增稠劑的制備方法，權(quán)利要求1 5之一所述增稠劑的制備 方法依次包括以下步驟
(1)將所述單體A和所述單體B溶解在水中制成水溶液，然后在所述水溶液中通入氮氣除氧；
[結(jié)構(gòu)通式2]
(2)調(diào)節(jié)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(fā)劑，密封， 然后在攪拌下進行聚合反應(yīng)，得到膠狀聚合物水溶液產(chǎn)物；
(3)所述膠狀聚合物水溶液產(chǎn)物經(jīng)干燥制得耐溫抗鹽增稠劑產(chǎn)品.
在步驟⑵中，所述水、所述單體A、所述單體B和所述引發(fā)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(fā)劑時，所述聚合反應(yīng) 的溫度為40 70°C，在使用氧化還原引發(fā)劑時，所述聚合反應(yīng)的溫度為15 30°C;所述聚 合反應(yīng)的反應(yīng)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(diào)節(jié)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(fā)劑的重量比優(yōu)選為1000 100 260 10 20 0.005 0.02 ；所述偶氮類引發(fā)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(yōu)選為2，2-偶氮雙甲基丙脒)鹽酸鹽；所述氧化還 原引發(fā)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(yōu)選的氧化 還原引發(fā)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(fā)劑時，所述 聚合反應(yīng)的溫度優(yōu)選為45 50°C，在使用氧化還原引發(fā)劑時，所述聚合反應(yīng)的溫度為優(yōu)選 15 20°C ；所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)時間優(yōu)選為6 7小時。
本發(fā)明提供了一種油田提高采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(wěn)定性，從而提高粘度保持性能。本發(fā)明的原料簡 單易得，合成條件不苛刻，工藝簡單，且產(chǎn)物的產(chǎn)率高，易于分離。


圖1，是實施例3所得耐溫抗鹽增稠劑與聚丙烯酰胺的水溶液的保留粘度-老 化時間對比圖。其中橫坐標(biāo)是時間(T)，單位是小時(Hr)；縱坐標(biāo)是聚合物溶液粘度 (Viscosity)，單位是mPa. S。圖中曲線1是傳統(tǒng)聚丙烯酰胺的曲線，曲線2是實施例3產(chǎn)品 的曲線。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例進一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護范圍不局限于下述 的具體實施方式
。
實施例1
將質(zhì)量份數(shù)180份的丙烯酰胺(AM)、20份的如結(jié)構(gòu)式1所示的N-乙酸基馬來酰 亞胺，攪拌下溶解于1000份的水中。
[結(jié)構(gòu)式1]
權(quán)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，選自丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、N，N-二甲基丙 烯酰胺、2丙烯酰胺基-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(jié)構(gòu)通式1 或結(jié)構(gòu)通式2表示的馬來酰亞胺化合物； [結(jié)構(gòu)通式1]
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增稠劑，其特征在于所述烷基為亞甲基、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(jié)基或乙基苯基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增稠劑，其特征在于所述烷基為亞甲基、亞乙基或亞異丙基；所述烷基芳基為芐基；所述X為S03Na。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的增稠劑，其特征在于在所述增稠劑中，所述單體A占所述單體A和所述單體B總重量的70 99wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增稠劑，其特征在于所述單體A占所述單體A和所述單體B總重量的90 95wt%。
6.一種如權(quán)利要求1 5之一所述耐溫抗鹽聚合物增稠劑的制備方法，依次包括以下 步驟(1)將所述單體A和所述單體B溶解在水中制成水溶液，然后在所述水溶液中通入氮氣除氧；(2)調(diào)節(jié)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(fā)劑，密封，然后 在攪拌下進行聚合反應(yīng)，得到膠狀聚合物水溶液產(chǎn)物；(3)所述膠狀聚合物水溶液產(chǎn)物經(jīng)干燥制得耐溫抗鹽增稠劑產(chǎn)品；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于在步驟( 中，所述水、所述單體A、所述單體B和所述引發(fā)劑的重量比為1000 80 [結(jié)構(gòu)通式2]- 450 10 50 0.001 0.05;在使用所述偶氮類引發(fā)劑時，所述聚合反應(yīng)的溫度為40 70°C，在使用氧化還原引發(fā)劑時，所述聚合反應(yīng)的溫度為15 30°C ；所述聚合反應(yīng)的反應(yīng) 時間為5 10小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于在步驟O)中，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)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(fā)劑的重量比為1000 100 沈0 10 20 0. 005 0. 02 ；所述偶氮類引發(fā)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(fā)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(fā)劑時，所述聚合反應(yīng)的溫度為45 50°C，在使用氧化還原引發(fā) 劑時，所述聚合反應(yīng)的溫度為15 20°C ；所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)時間為6 7小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述偶氮類引發(fā)劑為2，2-偶氮雙甲基丙脒)鹽酸鹽；所述氧化還原引發(fā)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制備方法。本發(fā)明的增稠劑是由具有烯烴基團的水溶性化合物和馬來酰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，可以滿足目前三次采油中對高溫、高鹽條件下增稠劑的技術(shù)要求，提高三次采油的II、III類油藏的采收率。
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(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)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