[发明专利]单体和二元无规共聚物及其制备方法和二元无规共聚物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺型阳离子水溶性单体及其制备方法；一种二元无规共聚物的制备方法和由该方法制备得到的二元无规共聚物以及所述二元无规共聚物作为驱油剂的应用。

背景技术

石油是重要的战略物资，对一个国家的经济和国防有重大影响。目前利用三次采油技术（EOR）来稳定和提高原油产量，已成为石油工业亟需解决的一项重要课题。在三次采油技术中，三元化学复合驱油技术能够实现油水超低界面张力，同时保持注入流体粘度，大幅度提高采收率。但是，不同组份化学剂的混合物在油藏多孔介质中的吸附、扩散和运移等性能特征差异较大，导致在油藏孔隙中驱油时的“色谱分离效应”，同时表面活性剂在驱替过程中损耗量增大，采收率和经济效益降低；另外，使用强碱助剂时，采出过程中诸多环节产生严重结垢，给生产管理带来了困难。基于以上原因，要保证驱油体系在高矿化度和较高温度条件下同时具有足够高的粘度和超低界面张力，就必须突破以往利用聚合物和表面活性剂复配的思路。

高分子表面活性剂结合了高分子的增粘能力与低分子表面活性剂的表面活性，在高分子链上引入具有优良表面活性的功能基团，以实现既增粘又降低界面张力的效果，因此此类具有表面活性的高分子驱油剂将一定程度上解决聚合物-表面活性剂复合驱存在的色谱分离效应问题，同时由于高分子表面活性剂的增粘性能，它也具有稳定泡沫的作用，在泡沫驱油和多元泡沫复合驱中可充当稳泡剂。高分子表面活性剂的以上优越性能使得其在三次采油中具有广阔的应用前景。

目前，人们对高分子表面活性剂的研究也在不断深入，开发新的品种和新的合成方法也是当前研究的热点。尽管目前的技术在解决高分子表面活性剂同时具有高摩尔质量和高表面活性的问题上已有一定进展，但由于对结构和性能的关系认识不够，加之大分子水溶液体系的物理化学性质非常复杂，具有超高分子量和高表面活性的高分子表面活性剂这一领域的研究仍然进展缓慢。因此，研究高分子表面活性剂结构与性能的关系，合成高摩尔质量（高粘度）、高表面活性的高分子化合物，具有重要的理论和应用价值。US4,138,381、US4,463,151、EP426864A1中，分别采用烷基或烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯表面活性单体与丙烯酰胺类单体共聚，主要利用表面活性单体的疏水基团在水中的缔合作用，从而使共聚物的粘度大幅度提高，含有表面活性单体组分的共聚物具有更好的耐盐性，但两亲性大单体组分在二元无规共聚物中难以向界面聚集，因此，所合成的共聚物表面活性不好。CN1178802A中，将丙烯酰胺类单体、表面活性大单体及离子型单体共聚得到三元共聚物，该共聚物具有较高粘度以及较好的表面活性，但该共聚物的耐温抗盐能力还需要进一步提高。南充职业技术学院陈英等人采用沉淀聚合法制备一种阳离子型高分子表面活性剂，该高分子表面活性剂具有较窄的分子量分布，尽管该高分子表面光活性剂具有的界面活性较高，但分子量偏低，作为驱油剂的效果不佳。中科院广州地球化学所的王海波等人利用羟乙基纤维素（HEC）与1,2-环氧十八烷（EO-18）反应制备了粘性高分子表面活性剂（EOHEC），EOHEC靠主链的水溶性伸展作用及支链的疏水缔合作用形成大的结构单元，提高其粘性，另外，主链的亲水作用及支链的疏水作用，有效地保证了EOHEC水溶液的表面活性（表面张力低于40mN/m），但该EOHEC作为驱油剂的耐温效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前的高分子表面活性剂不能兼具良好的表面活性、增稠水介质能力和耐温抗盐能力的缺点，提供一种丙烯酰胺型阳离子水溶性单体以及采用该丙烯酰胺型阳离子水溶性单体与丙烯酰胺共聚得到的兼具良好的表面活性、增稠水介质能力和耐温抗盐能力的二元无规共聚物及其制备方法和应用。

本发明提供了一种丙烯酰胺型阳离子水溶性单体，其中，该丙烯酰胺型阳离子水溶性单体具有式（Ⅰ）所示的结构，

式（Ⅰ）；

其中，R₁、R₂各自独立地为H、碳原子数为1-5的烷基；R₃为碳原子数为6-20的烷基，X为卤素。

本发明还提供了一种丙烯酰胺型阳离子水溶性单体的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将结构为式（Ⅱ）的化合物和丙烯酰氯在第一有机溶剂中进行第一接触，所述第一接触的条件使得到结构为式（Ⅲ）的化合物；

（2）在催化剂存在下，将结构为式（Ⅲ）的化合物与通式为R₃X的化合物在第二有机溶剂中进行第二接触，所述第二接触的条件使得到式（Ⅰ）丙烯酰胺型阳离子水溶性单体，

式（Ⅱ）；