[发明专利]一种含表面活性长支链改性黄原胶的制备方法

说明书

本发明公开一种含表面活性长支链改性黄原胶的制备方法，其特点是各组分按重量计，将黄原胶20份加入装有回流冷凝装置的三口反应瓶中，再加入溶剂20～1000份和催化剂0.1～12份，在室温下搅拌溶胀24小时。升温至50～120℃，将0.5～15份改性剂卤代聚氧乙烯醚完全溶于20份溶剂中，然后缓慢滴加改性剂溶液，反应4～96小时；将反应粗产物用丙酮或异丁醇沉淀，洗涤，除去未反应的改性剂和催化剂，然后过滤；于温度30～70℃下将产物在真空烘箱中干燥4～16小时，获得含有表面活性长支链的改性黄原胶。改性后的黄原胶的分子量有所增加，表现了较好的表、界面活性，能用作中、低渗透油藏的驱油聚合物，其用量比未改性的黄原胶明显更低，溶液性能显著增强。

技术领域

本发明涉及一种含表面活性长支链改性黄原胶的制备方法，这种聚合物可用作三次采油技术中的驱油剂，属于有机化学、高分子材料和提高石油采收率领域。

背景技术

在我国油田，许多渗透率高于500（10^-3 μm²）的高渗透油藏已进入高含水开发期，为了提高采收率，常采用聚合物驱油技术，所应用的聚合物驱油剂主要是部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），它们的分子量一般均高于1.5 ×10⁷ g/mol。但在水测渗透率为50~500（10^-3 μm²）的中、低渗透油藏中，这些聚合物的应用受到了限制，因为其分子量过高，聚合物分子链的尺寸过大，会堵塞储层的孔喉，但如果把分子量降低，使大分子链能通过孔喉，即使HPAM溶液的浓度高于3 g/L，溶液粘度也很低，从而使得驱油效果差，而且因HPAM的用量高，使得采油成本也高。另外，HPAM的耐温、抗盐和抗剪切性能较差，油藏条件下的极限使用温度仅为70℃。因此，目前能适用于中、低渗透油藏开发、经济有效的工业用聚合物还未见文献报道，我国对这类油藏的开发仍然采用注水技术，但由于这类油藏的层间非均质性严重，水驱波及效率低，采收率低，使大量的残余油滞留在储层中。因此，研制开发能应用于中、低渗透油藏的高效驱油聚合物，对大幅度提高石油采收率具有重要的实际价值。

黄原胶（Xanhan Gum）是一种溶解性较好的生物高分子，其一级结构由通过β-1, 4键连接的D-葡萄糖基主链和侧链组成，而侧链由两个D-甘露糖和一个D-葡萄糖醛酸交替连接而成，其侧链末端的丙酮酸阴离子使黄原胶具有阴离子聚合物的特征，但与HPAM相比，黄原胶溶液具有更好的抗盐和抗剪切性能，当加入盐时，溶液粘度下降幅度小；黄原胶溶液是一种假塑性流体，具有独特的剪切回复性能，当受到剪切作用时，溶液粘度迅速下降，而当剪切作用去除后，流体又恢复原有粘度。但黄原胶在高温地层内会发生热氧化降解，用于三次采油的地层温度一般不宜高于60℃；温度的升高使得溶液粘度的下降幅度大；平均分子量在200×10⁴~600×10⁴ g/mol之间的黄原胶能用于中、低渗透油藏，但黄原胶的用量高，价格也高（HPAM的5倍）。一些文献也报道了黄原胶与丙烯酰胺、丙烯酸、N － 乙烯基吡咯烷酮等单体接枝共聚或与过渡金属交联反应，以提高黄原胶的溶液粘度和降低用量，但因这些改性后的黄原胶分子量很大，只能应用于石油开采中的压裂液、钻井泥浆和完井液，而不能应用于中、低渗透油藏的三次采油。另外，也有一些关于疏水改性黄原胶的文献报道，但其溶液的界面活性极弱，这几乎对三次采油中驱油效率的提高无作用。黄原胶的这些不足限制了它在油田中三次采油的应用。周盛华等，食品科技，2008，(7): 157-160，报道了黄原胶溶液的使用温度不高于60℃，并且加入除氧剂后,黄原胶溶液的热稳定性有所提高。张伯英等，钻采工艺，1999，22(2): 70-71，报道华北油田科达开发有限公司驱油试验用的黄原胶溶液浓度多为2500mg/L~3000 mg/L,最高为3500 mg/L。而应用于油田现场的驱油剂一般不超过2000 mg/L，这说明黄原胶溶液的用量较高。王小金，黄原胶的化学改性与性能硏究（硕士论文，山东大学），2012：用溴代十四烷醚化改性黄原胶，当获得的改性黄原胶浓度为2.0g/L时，水溶液粘度不高，只有95.5 mPs（剪切速率：7.34 s^-1,测试温度：25℃），水溶液与正庚烷之间的界面张力为39.5 mN/m,这说明改性黄原胶的界面活性极弱。