[发明专利]一种耐温耐盐丙烯酰胺三元共聚物磺酸盐驱油剂及合成

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油工业中三次采油提高石油采收率的水溶性聚合物驱油剂及其制备方法。

背景技术

石油是一种用途广泛却有限的能源资源之一。在我国能源资源日趋紧张的情况下，提高石油采收率已成为石油开采的重大课题。其中，聚合物驱是提高石油采收率的一种重要方法。部分水解的聚丙烯酰胺（HPAM）是聚合物驱油中常用的一种水溶性聚合物，然而，HPAM在高矿化度、高温、高盐等油藏条件下黏度损失大、易降解、水解，机械剪切稳定性差，使其在应用上很大程度的受到限制。

自从上世纪80年代以来，国内外大量的研究人员，从分子结构以及聚合物设计原理，提出了几种提高驱油用聚合物的耐温、耐盐能力的途径：（1）在丙烯酰胺共聚物链节上引入阴离子电荷基团，如磺酸基，使其成为两性聚电解质，可以使相应聚合物的水溶性增加，抗温、抗盐性能显著改善。2009年，王贵江等人用含有阴离子基团的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酰胺（AM）、N-十二烷基丙烯酰胺（AMC₁₂）制备了三元共聚物AM/AMPS/AMC₁₂，在80℃下老化30天后该聚合物的粘度保留率为82.8%，在矿化度为1500mg/L时，该聚合物的粘度保留率为50%；2011年，蒲万芬等人用含有强水化的阴离子基团的AMPS与AM、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）制备了AM/AMPS/DMAM三元共聚物，该聚合物在90℃下老化60天后聚合物的粘度保持在58.8mPa·s，在矿化度为20000mg/L下，粘度保持在10mPa·s。（2）在聚合物侧链上引入疏水基团，利用分子链间疏水缔合作用形成相对致密的空间网状结构，能够有效地改善聚合物溶液的耐温、耐盐等流变性能及油水界面流动比率。2003年，牛亚斌等人以疏水单体N-癸基丙烯酰胺(C₁₀AM)，丙烯酰胺（AM），、阴离子单体AMPS，通过自由基乳液聚合制备了疏水缔合三元共聚物AM/AMPS/C₁₀AM，模拟大庆油田的矿化水4000mg/L将该聚合配制成1000mg/L的聚合物溶液，能满足大庆油田聚合物驱油要求（7.34s^-1下的粘度大于40mPa·s)；2004年，冯志强等人以疏水单体含氟丙烯酸酯(AFSN）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AA），通过自由基聚合制备了三元共聚物AFSN/AM/AA，在90℃时，该聚合物的粘度为300mPa·s，在1500mg/L的矿化度下，该聚合物的粘度为520mPa·s。2001年Smith等人以疏水单体甲基丙酰胺（MAM）、AM和AA，通过乳液自由基聚合制备了三元共聚物AM/AA/MAM，该聚合物具有明显的抗温、耐盐能力。（3）在聚合物链上引入芳杂环能够有效提高聚合物的热稳定性。2009年，钟传荣等人以含有苯环的丁基苯乙烯（BST）、丙烯酰胺（AM）、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体，制备了AM/BST/DMDAAC，在1.71mol/L的NaCl溶液中，该聚合物的粘度保持在201mPa·s，在60℃时，该聚合物的粘度保持在60mPa·s；1995年，Branham K.D.等人，用含有芳杂环的N-[(1-pyrenylsulfonamido)ethyl]acrylamide(APS)、AM、AA，制备了三元共聚物AM/AA/APS，该聚合物具有明显的增粘效果，且抗温耐盐效果明显。

基于以上思路，我们拟将含有强水化基团磺酸基的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)和含有芳香环的疏水单体N-苯基丙烯酰胺（NAP）功能单体与丙烯酰胺(AM)共聚制备一种新型的水溶性AM/AMPS/NAP磺酸盐聚合物，以期获得一种具有较好耐温、耐盐能力的三次采油用剂。

发明内容

本发明的目的在于：为了使聚合物能较好的提高原油采收率，特提供一种聚合物驱油剂及其制备方法。为了达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐温抗盐聚合物驱油剂，该驱油剂由丙烯酰胺代号AM、丙烯酸钠代号NaAA、N-苯基丙烯酰胺代号NAP，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸代号AMPS四种结构单元构成的AM/NaAA/NAP/AMPS四元聚合物，其结构式如下：

式中x，y，z，n表示聚合度，为大于0的整数。

制备该耐温抗盐聚合物驱油剂，包含以下步骤，

第一步：在150mL三口烧瓶中，加入定量的NAP和乳化剂，再加入适量的去离子水，在30℃搅拌30min，让其充分乳化；

第二步：依次加入定量的AM、AMPS和NaAA；