[发明专利]一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子表面活性剂及其合成，具体涉及耐温抗盐高分子表面活性剂硫酸化纤维素醚-丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠接枝共聚物及其制备方法。本发明还涉及上述耐温抗盐高分子表面活性剂的应用。

背景技术

化学复合驱作为一种三次采油技术，是在注入水中添加碱、表面活性剂和聚合物等化学剂，利用各化学剂之间的良好的协同作用，大幅度提高石油采收率。其中，表面活性剂可以降低油水界面张力、增加原油的溶解性、改变润湿性能，而聚合物能够提高波及系数，导致采收率增加。

目前，三次采油中大量使用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，聚丙烯酰胺水溶液具有较高的粘度，有较好的增稠、絮凝和流变调节作用。其制备及应用方法的专利有CN1168894、CN1057057、CN101157741、CN1542027、CN1891725等。但聚丙烯酰胺存在以下缺点：①剪切稳定性差，在剪切条件下易发生降解。②耐盐性差，在高矿化度水中，分子链上的羧基对盐极敏感，尤其在遇到高价金属离子时，溶液粘度迅速下降，甚至发生沉淀。③热稳定性差，在高温(温度＞70℃)时易水解，水解后在矿化度较高的油层中常产生相分离，沉淀形成加快，致使水溶液粘度大幅度降低。为了克服丙烯酰胺类聚合物的上述缺点，通常对其进行改性，其中引入新单体开发丙烯酰胺类共聚物是一种重要的手段。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以其高聚合活性及优良的性能，引起了广泛注意。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为丙烯酰胺衍生物，是一种水溶性阴离子单体，具有良好的聚合活性，其分子中含有对盐不敏感的磺酸基团，因此具有耐盐性、水分散性及耐高温性。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的特殊性能，使其广泛应用于三次采油、造纸、化妆品领域中。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其共聚物的相关专利有CN101550216、CN1884321、CN1869080等。纤维素是自然界来源最丰富的可再生资源，它是一种多糖高分子化合物。以天然高分子纤维素制取的高分子表面活性剂，其原料价廉易得，并且具有较好的增稠、分散、乳化、增溶等性能。其制备方法的专利有CN1093712、US2132181、U S2949452、US2811519、DE-OS 3742106、DE-OS 3742104、DE-A 2402740等。

另外，在三次采油技术现场应用中，表面活性剂、聚合物还存在着配伍性差的缺点，二者的复配体系在地层运移过程中易发生严重的“色谱分离”现象，从而导致复配体系的驱油效率大大下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂及其制备方法。本发明提供的高分子表面活性剂可综合改性纤维素的高表面活性、丙烯酰胺的高增粘性、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的耐温抗盐性能，可用于高温高矿化度油藏，可显著提高原油采收率。

根据本发明提供了一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂，其为具有如下结构式的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠/硫酸化纤维素醚接枝共聚物：

在式中，R为C₇～C₁₆的烷基；x的范围是30000～100000；y的范围是3000～30000；z的范围是2000～30000。其中，R优选为C₇～C₁₆的直链烷基，更优选C₉～C₁₃的直链烷烃。

本发明提供的油田用耐温抗盐高分子表面活性剂的的制备方法包括以下步骤：第一步，向纤维素硫酸钠和碱水溶液中加入卤代烷(RX)的有机溶剂溶液进行反应，得到硫酸化纤维素醚；第二步，惰性气氛下，将得到的硫酸化纤维素醚、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于水中，用碱水溶液调节至碱性后，加入引发剂引发反应，得到所述的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠/硫酸化纤维素醚接枝共聚物。

根据本发明提供的油田用耐温抗盐高分子表面活性剂的的制备方法，其中第一步的具体过程是：向纤维素磺酸钠的水溶液中加入碱水溶液，在15～45℃下搅拌0.5～3小时；加入卤代烷(RX)的有机溶剂溶液，在50～90℃下搅拌反应1～4小时；冷却至室温，沉淀，过滤分离得到粗产品，再用重结晶，真空干燥后得到硫酸化纤维素醚。

上述制备硫酸化纤维素醚的步骤中，所述碱优选氢氧化钠，碱水溶液的浓度优选30～60％。