[发明专利]一种新型阴离子型热增粘水溶性聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及到一种阴离子型热增粘聚合物及其制备，属于智能型水溶性高分子和提高石油采收率领域。

背景技术

目前我国许多大型油田已进入开采中后期，采出液含水率日渐提高，不少油井产出液含水率高达90％。因此，采用在注水中添加化学剂的化学驱已成为我国石油工业的重要技术措施，而聚合物驱油是化学驱中行之有效的技术。聚合物驱油技术已在大庆油田、胜利油田等取得明显的成效，但针对油藏条件更为苛刻的胜利油田的III类油藏(地层温度80～93℃，地层水矿化度大于30000mg/L)及塔河油田(地层温度125.5℃，地层水矿化度大于195052mg/L)，聚合物驱技术特别是现用聚合物驱油剂面临巨大的挑战：(1)抗盐性差：目前聚合物驱所使用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)主要由丙烯酰胺和丙烯酸钠两个链节构成，在高矿化度条件下，由于配制水或地层水中的Na⁺、K⁺等一价无机阳离子对丙烯酸钠链节中赖以增粘的羧酸根基团(COO^-)产生静电屏蔽作用，导致HPAM聚合物线团卷曲，宏观上则表现为粘度大幅度降低；其次，配制水及地层水中的Ca²⁺、Mg²⁺等高价金属阳离子易与COO^-络合而生成沉淀，导致增粘效果彻底丧失；(2)耐温性差：在地层温度高于75℃时，HPAM中的酰胺基链节(-CONH₂)会进一步水解生成COO^-，在油藏中的无机盐及高价金属离子伴存的条件下，HPAM的粘度又会大幅度削弱甚至彻底丧失。

针对HPAM溶液性能的不足，国内外研究者开展了一系列新型驱油剂的研究，特别是上世纪90年代初南密西西比大学McCormick教授团队开展的“智能型聚合物驱油剂”的研究，法国巴黎第六大学Houdert团队开展的“热增粘聚合物”的研究，其中“智能型聚合物驱油剂”已成为一种必然的发展趋势。但由于合成“智能型聚合物驱油剂”技术难度大，该类研究目前仅集中于国外的少数研究机构，且实现“热增粘”或“盐增粘”的“智能化”需要特殊的单体和原材料，极大地限制了“智能型聚合物驱油剂”聚合物的应用。例如，目前已报道的热增粘聚合物中常含有醚键、取代酰胺和羟基等官能团，如聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)、聚氧化乙烯醚(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。基于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)类热增粘接枝共聚物虽具有明显的增粘性能，但响应温度太低，成本太高，且NIPAM单体价格极高；基于PEO(PPO)类热增粘聚合物一般需要加入较高浓度的无机盐(8％～15％K₂CO₃)调节热增粘温度，且合成方法主要为接枝改性，聚合物溶液改性时反应浓度较低，且接枝聚物发生热增粘时所需浓度又较高，因此工业化难以实现，仅限于实验室基础研究。

因此，为了使热增粘水溶性聚合得到更广泛的应用，特别是提高石油采收率方面的应用，必须对其分子结构进行重新设计，对其合成方法加以改进，合成一种原料来源广泛、成本较低的热增粘温度范围较宽的一种热增粘聚合物。

发明内容

针对现有热增粘聚合物存在的问题，本发明利用分子设计原理，利用新型温敏性大分子单体与阴离子型水溶性单体共聚，得到一种新型阴离子型热增粘水溶性聚合物。

所述的阴离子型水溶性单体是甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基磺酸、乙烯基硫酸、乙烯基膦酸、苯乙烯磺酸、苯乙烯硫酸中的一种或几种。

本发明具有如下优点：

1、新型温敏性大分子单体的响应温度可调控，成本相对较低；

2、聚合物方法主要通过水溶液自由基共聚，绿色环保；

3、可得到较高固含量和分子量的热增粘聚合物；

4、在淡水和盐水中都具有显著的热增粘作用，增粘范围较宽；

5、热增粘温度可调，应用领域较广。

本发明通过分子设计合成的新型阴离子型热增粘水溶性聚合物热增粘性能可通过改变温敏大分子单体的种类和含量、阴离子类型和含量、聚合物浓度及溶液的矿化度等条件进行调节，其热增粘性能见附图。

附图说明

图1本发明实施例的PADAA-II热增粘聚合物在不同NaCl溶液中的粘度与温度的关系。

图2本发明实施例的含有不同温敏单体的PADAS热增粘聚合物的粘度与温度的关系。

图3本发明实施例的PADAS-II-25热增粘聚合物在不同NaCl溶液中的粘度与温度的关系。

具体实施方式