[发明专利]一类可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物及其合成方法。

背景技术

原油的开采主要经历三个阶段：一次采油阶段，二次采油阶段，三次强化采油阶段。一次采油主要是通过地层天然能量使原油从地层中的多孔介质中流出。在这一阶段，大约有10～20％的原油被开采出来。二次采油主要是通过对地层注水或气来增加地层的压力，补充地层能量，从而将地层里的原油带到地面。在一次采油和二次采油后，只有约20～50％的原油从地下开采出来，而地下仍然有约50～80％因为被吸附在岩石的表面而残留在地下，因此就需要进行三次强化采油(EOR)。

随着油气资源的枯竭，人们将越来越多的关注集中到如何开采这些残留在地下的原油，并开发出了许多提高原油采收率(EOR)的新方法，如热采、气驱、混相驱、微生物驱、化学驱等，其中化学驱在中国取得了突破性的进展。化学驱主要分为三种：聚合物驱，聚合物-表面活性剂驱(SP)，以及碱-聚合物-表面活性剂三元复合驱驱(ASP)。这类方法主要是通过改变油水流度比来提高原油采收率。近年来，越来越多的室内研究和矿场实验表明，在化学驱油过程中，如果驱油体系能够有效乳化地层原油，可以有效提高原油采收率。但是由于聚合物对于原油的乳化较差，故其提高采收率效果有限。而SP驱和ASP驱存在表面活性剂与聚合物匹配，色谱分离效应以及碱对管道和地层的伤害等问题。鉴于上述问题，开发新的驱油材料来弥补目前驱油体系的缺陷，成为当务之急。

本发明合成了一类高分子表面活性剂，该高分子表面活性剂既具有传统水溶性聚合物的特征，能在水溶液中增粘，又具有良好的表面活性，能有效乳化原油和烃类。由于其独特的性能，作为一种新型驱油剂，对提高原油采收率具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一类可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物，该聚合物主要应用在石油开采，钻井完井行业，既具有传统水溶性聚合物的特征，能在一定矿化度范围类的盐水溶液中增粘，又具有良好的表面活性和乳化性能，能有效乳化原油和烃类，由于其独特的性能，对提高原油采收率具有重要的应用价值。

本发明的另一目的还在于提供上述可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物的合成方法，该方法原理可靠，操作简便，条件温和，收率较高，并且易于提纯分离，具有广阔的市场前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一类可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物，有2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和长链烷基二甲基烯丙基溴化铵(C_nDMAAB，n＝6～22)两种结构单元，其结构式如下：

其中x、y为结构单元数，x为70～99％，y为1～30％。

所述可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物的合成方法，依次包括以下步骤：

(1)将1mol长链烷基二甲基叔胺(C_nDMA，n＝6～22)，1.2～2mol烯丙基溴加入到200～500ml乙醇中，在40-80℃，氮气保护条件下搅拌，反应7～48h后，减压蒸馏除去溶剂，得到淡黄色固体，加入丙酮对产品进行重结晶，得到白色粉末状晶体，即长链烷基二甲基烯丙基溴化铵(C_nDMAAB，n＝6～22)；

(2)将长链烷基二甲基烯丙基溴化铵(C_nDMAAB，n＝6～22)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于水中，长链烷基二甲基烯丙基溴化铵(C_nDMAAB，n＝6～22)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为0.1～3：7～9.9，用碳酸氢钠溶液调节pH值为7左右，单体总浓度为10～30质量％，通入氮气30min进行除氧，再加入引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)，引发剂加量为单体总质量的0.05～1.5％，体系升温至30～60℃，反应3～10h后，用乙醇和丙酮反复多次沉淀洗涤，将产物在40℃真空烘箱中干燥48h，粉碎造粒后，即得可乳化烃类物质的磺酸盐型聚合物AMPS/C_nDMAAB(n＝6～22)。

在本发明中，首先制备了表面活性剂单体长链烷基二甲基烯丙基溴化铵(C_nDMAAB，n＝6～22)，采用乙醇为溶剂，反应温度为40～80℃，反应时间为7～48h时，反应收率为77％～90.1％。然后采用自由基水溶液聚合法得到无归微嵌段共聚物。其反应式如下：

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：