[发明专利]油田用磺化耐温抗盐共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田用磺化耐温抗盐共聚物及其制备方法。

背景技术

三次采油是提高原油采收率的主要措施之一，其中聚合物驱油法占有重要地位。聚合物驱油所使用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和生物聚合物。在淡水中，HPAM分子的羧钠基的电性相互排斥作用，使得HPAM分子线团呈伸展状态，增粘能力很强。但是，在盐水中，HPAM分子的羧钠基负电荷被阳离子屏蔽，分子线团呈卷曲状态，增粘能力大幅度下降。水解度越大，羧钠基含量越高，HPAM分子线团在盐水中卷曲越严重，增粘能力越差。当HPAM水解度≥40％时，聚丙烯酰胺分子卷曲非常严重，增粘能力大大下降，如果盐水中Ca²⁺、Mg²⁺含量较高，分子易与钙、镁等多价阳离子结合，产生絮凝沉淀。由于三次采油的周期很长，驱油聚合物的稳定性非常重要，在油藏条件下保持水解度≤40％的时间应在三个月以上。然而，HPAM分子中的酰胺基在酸性、碱性条件下的水解反应非常迅速，在中性条件下的水解速度也随着温度的升高而迅速加快，因而HPAM不具备耐温抗盐的特性，并且可能造成地层堵塞而伤害地层；而聚多糖虽具有良好的耐温耐盐性能，但存在价格昂贵且注入性能差、易被生物降解等缺点。

为了获得优良耐温耐盐性能的共聚物产品，目前许多学者开展了大量的研究工作。从分析HPAM耐温抗盐性能差的原因入手，降低HPAM分子链的卷曲、降低分子对钙、镁等多价阳离子的敏感程度、抑制酰胺基水解。主要解决方法一是从高分子的一级、二级结构入手对共聚物改性；二是从高分子的高级结构(聚集态结构)入手合成能产生分子间特殊结构的聚合物。许多研究者展开了大量的研究，从分子结构设计的思路着手，设计合成了两性聚合物、疏水缔合聚合物、多元组合共聚物以及新型分子结构的共聚物等耐温耐盐聚合物产品。

专利CN 1814637A公开了一种耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，引入三种耐温耐盐单体与丙烯酰胺共聚，合成了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/甲基丙烯酸/二甲基二烯丙基氯化铵四元共聚物、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺及-2-甲基丙磺酸/衣康酸/丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵四元共聚物等耐温耐盐共聚物，这些聚合物确实提高了的产品的耐温耐盐性能，但是其引入单体较多，制备工艺必然复杂，产品生产及价格难以经济，并且只能满足矿化度低于10000mg/L、温度低于65℃的条件下，不能满足更高温度和矿化度条件下的应用需求。

专利CN 1876751A公开了一种辫状梳形抗盐聚合物增稠剂，这种增稠剂耐温耐盐性能比梳形耐温耐盐共聚物增稠剂要好，而且分子量较低，在大庆清水(总矿化度1000mg/L，其中钙镁离子15mg/L)、大庆污水(总矿化度4000mg/L，其中钙镁离子60mg/L)、大港污水(总矿化度5024mg/L，其中钙镁离子60mg/L)中的增粘效果优于普通聚丙烯酰胺产品和梳形抗盐聚合物工业品，可以适应大庆二类油藏三次采油的要求，但仍然无法满足更高温度更高矿化度油藏中三次采油的要求。

以上文献中的聚合物，或是引入很多单体，或是通过增加共聚物分子链的特殊构型，来提高聚合物的耐温抗盐性能，但起到的效果不是很理想，仍不能有效提高聚合物的耐温抗盐性能，尤其是抗盐性能，又或是引入单体的数量和含量较多，使用经济性差。因此，仍不能满足高温高矿化度油藏的实际应用条件与要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的高温高矿化度下聚丙烯酰胺耐温耐盐性能差和共聚物引入单体及其含量较多的问题，提供一种新的油田用磺化耐温抗盐共聚物，该共聚物具有耐温耐盐性能尤其是抗盐性能好、引入单体及含量少的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的共聚物的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种油田用磺化耐温抗盐共聚物，具有以下通式(I)：

式中，R₁、R₂均为H或C₁～C₄的烷基，z是CH₂的数目，为1～18中的任意一个整数，x、y、m分别是丙烯酰胺、水解丙烯酰胺、带有较大侧基上含磺酸基团单体的结构单元摩尔数，x∶y∶m＝74.9～98.9∶1～25∶0.1～24.1。