一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物驅(qū)油劑及合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物和一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)單體的合成方法。該丙烯酰胺共聚物是以55～75份丙烯酰胺、24～38份丙烯酸和1～7％份2-(3-甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基)乙基亞硫酸內(nèi)鹽為單體，以0.1～0.5份NaSO3-(NH4)2S2O8為引發(fā)劑，在pH＝5～9、30～40℃下，通過水溶液聚合6～10h而得到的。該含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)單體是有1份N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺與1～1.2份亞硫酸乙烯酯，在1,4-二氧六環(huán)中回流反應(yīng)2～5小時(shí)制的。
【專利說明】一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物驅(qū)油劑及合 成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于石油工業(yè)油田驅(qū)油提高原油采收率的含亞硫酸酯甜菜堿結(jié) 構(gòu)的丙烯酰胺共聚物驅(qū)油劑及其合成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在石油開采過程中，聚合物驅(qū)油是一種重要的提高采收率的方法，它是通過向油 藏中注入高分子量水溶性聚合物溶液達(dá)到提高原油采收率的目的。聚合物驅(qū)油作為提高原 油采收率的主要手段之一，其驅(qū)油機(jī)理清楚，即降低水相流度，改善流度比，提高波及系數(shù)。 由于聚合物驅(qū)油機(jī)理清楚，技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，世界各國對(duì)其的研究也較早，始于20世紀(jì)50年 代末和60年代初。美國于1964年進(jìn)行了第一次聚合物驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)。在中國，聚合物驅(qū)得到 了充分的發(fā)展，自1972年在大慶油田開展小井距的聚合物驅(qū)試驗(yàn)，在聚合物驅(qū)室內(nèi)研究、 數(shù)值模擬技術(shù)、注入工藝以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)等方面進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)。從20世紀(jì)60 年代至今，全世界有200多個(gè)油田或區(qū)塊進(jìn)行聚合物驅(qū)油試驗(yàn)。而我國目前已成為世界上 使用聚合物驅(qū)油技術(shù)規(guī)模最大、大面積增產(chǎn)效果最好的國家，聚合物驅(qū)油技術(shù)成為我國石 油持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要技術(shù)措施。
[0003] 根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，現(xiàn)在通常使用的合成聚合物為人工合成的部分水解聚丙烯酰胺， 但其耐溫抗鹽性能不理想，在高溫、高鹽油藏條件下使用受到限制。為了提高驅(qū)油劑的耐溫 抗鹽性能，主要措施有合成具有耐溫抗鹽結(jié)構(gòu)單元的非締合型丙烯酰胺類聚合物，含有剛 性基團(tuán)的聚合物，如苯環(huán)、吡啶環(huán)等；合成具有特殊相互作用的聚合物驅(qū)油劑，如疏水締合 水溶性聚合物，兩性離子聚合物；以及合成輕度交聯(lián)的聚合物。
[0004] 兩性離子聚合物（polyzwitterions)是指高分子鏈上同時(shí)含有正負(fù)電荷基團(tuán)的 聚合物。兩性離子聚合物在鹽水中，由于小分子電解質(zhì)對(duì)聚合物分子內(nèi)的正、負(fù)離子基團(tuán)相 互吸引力的削弱或屏蔽，致使聚合物分子比在純水中更加舒展，從而使聚合物表現(xiàn)出較好 的抗鹽性能。亞硫酸酯甜菜堿聚合物是含有亞硫酸結(jié)構(gòu)的季銨內(nèi)鹽兩性離子，僅在用于殺 菌劑、表面活性劑方面有所研究。然而，在用于聚合物驅(qū)油劑方面還未有研究。亞硫酸酯基 結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的水化能力，將其引入丙烯酰胺聚合物中，將使共聚物水溶性改善。同時(shí)由于聚 合物分子鏈中含有陽離子和陰離子兩種離子基團(tuán)，分子間或分子內(nèi)因?yàn)殪o電作用，使聚合 物具有較好的抗鹽性能?；谝陨嫌^點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)合成一種水溶性亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu) 的兩性離子功能單體，并與丙烯酰胺、丙烯酸共聚合成一種新型的聚合物驅(qū)油劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的水溶性丙烯酰胺聚合 物驅(qū)油劑，解決現(xiàn)有的驅(qū)油劑耐溫、耐鹽、抗剪切稀釋性及溶解性差的問題。
[0006] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的水溶性兩性離子聚合 物驅(qū)油劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的水溶性兩性離子聚合 物驅(qū)油劑在油田的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的兩性離子化合物的制 備方法。
[0009] 為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0010] 本專利提供了一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑，代號(hào)為AM/AA/MAPES。
[0011] 本專利提供了一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑是由丙烯酰胺（AM)、丙 烯酸（AA)、2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亞硫酸內(nèi)鹽（MAPES)三種單體共聚而 得到的三元聚合物，其結(jié)構(gòu)如式（I )所示：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物，其特征是：由丙烯酰胺（AM)、丙烯 酸（AA)、2-(3-甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亞硫酸內(nèi)鹽（MAPES)三種單體制備而成， 具有式（I)所示的結(jié)構(gòu)：
其中，x、y、z為結(jié)構(gòu)單元的摩爾百分?jǐn)?shù)，x= 58. 3%?75. 8%，y= 23. 9%?39. 7%，l_x_y= 0? 3%?2. 0% ; 所述共聚物的粘均分子量為4.OX106?5.OX106。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亞硫酸內(nèi)鹽 (MAPES)，其特征在于具有式（II)所示的結(jié)構(gòu)：
3. 如權(quán)利要求2所述的2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亞硫酸內(nèi)鹽（MAPES) 的制備方法，其特征在于包含以下步驟：（1)在反應(yīng)器1中加入N-(3-二甲氨基丙基）甲基 丙烯酰胺和阻聚劑，用溶劑溶解；（2)在回流溫度下，緩慢滴加一定量亞硫酸乙烯，并不斷 攪拌；⑶滴加完成，繼續(xù)恒溫反應(yīng)2-5h; (4)反應(yīng)完成后，除去溶劑，用乙腈進(jìn)行重結(jié)晶，即 得白色粉末狀固體2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亞硫酸內(nèi)鹽。
4. 如權(quán)利要求3所述的溶劑為1，4-二氧六環(huán)，其加量為N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙 烯酰胺體積的1?2倍。
5. 如權(quán)利要求3所述的亞硫酸乙烯酯與N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺的投料比 按物質(zhì)的量計(jì)為1?1. 2 :1。
6. 如權(quán)利要求3所述的所述的阻聚劑為對(duì)苯二酚，其投料量為N-(3-二甲氨基丙基） 甲基丙烯酰胺質(zhì)量的0. 5%?1. 0%。
7. 如權(quán)利要求1所述的含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的合成方法，其特征 在于依次包含以下步驟：（1)將AM、AA、MAPES投入反應(yīng)器2,用去離子水溶解；（2)用NaOH 溶液調(diào)整反應(yīng)器2的溶液pH值；（3)在30?50°C下通氮?dú)?0min; (4)投入引發(fā)劑，并攪拌 均勻；（5)在30?50°C下，恒溫反應(yīng)6?10h; (6)用無水乙醇洗滌、沉淀、烘干、粉碎，即得 目標(biāo)丙烯酰胺共聚物。 8?如權(quán)利要求7所述的三種單體的投料比為m(AM) :m(AA) :m(MAPES) =55?75:24? 38 :1 ?7%。
9.如權(quán)利要求7所述的調(diào)整反應(yīng)器2的溶液pH值為5?9。 10?如權(quán)利要求7所述的引發(fā)劑為NaS03-(NH4)2S208(物質(zhì)的量比為1 :1)，其引發(fā)劑加 量為單體總質(zhì)量的〇. 1 %?〇. 5%。
11.如權(quán)利要求1所述的含亞硫酸酯甜菜堿結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺的一種應(yīng)用，其特征在于 該共聚物可作為一種驅(qū)油劑。
【文檔編號(hào)】C08F4/40GK104403052SQ201410623807
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】茍紹華, 何楊, 周利華, 張勤, 趙鵬, 敬東, 羅珊 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)