水溶性四元共聚物驱油剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及驱油剂及其制备方法，具体为水溶性四元共聚物驱油剂，是由丙烯酰胺AM、丙烯酸钠NaAA、二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC和1-(2-N-烯丙基-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉NIPA四种单体合成的；本发明专利技术提供的水溶性四元共聚物驱油剂及其制备方法，引入五元杂环咪唑啉结构，能使聚合物分子链的刚性显著增强，增加聚合物的增粘性、耐温及抗剪切性能；同时引入了长链疏水基团，增强分子间缔合作用促使聚合物水溶性、抗盐性能增加；该水溶性四元共聚物驱油剂表现出较好的耐温、抗盐性及抗剪切稀释性，能够较好地提高原油采收率；合成方法简单，产率较高，性能稳定，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
水溶性四元共聚物驱油剂及其制备方法
本专利技术涉及驱油剂及其制备方法，具体为水溶性四元共聚物驱油剂及其制备方法。
技术介绍
随着石油开采程度的不断深入，大多数油藏条件也越来越恶劣，常用的水溶性聚合物，特别是PAM和HPAM，在70℃以上高温、高剪切速率条件下严重水解、降解，导致粘度急剧下降，使其在实际的应用中受到极大限制。此外，高矿化度条件会降低大多数离子型水溶性聚合物的增粘能力，特别是二价盐，例如Ca2+、Mg2+的存在将使聚合物链收缩、卷曲进而导致絮凝。因此现有的聚合物或部分改性聚合物驱油剂在石油开采过程中其耐温、抗盐及抗剪切稀释性能，已不能满足实际的施工要求。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种驱油剂，具有较好的耐温、抗盐及抗剪切稀释性能，且能较好地提高原油采收率。为了达到以上目的，本专利技术采用以下技术方案：水溶性四元共聚物驱油剂，其结构式如下：式中a、b、x，y为共聚单体的聚合度；。水溶性四元共聚物驱油剂是由丙烯酰胺AM、丙烯酸钠NaAA、二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC和1-(2-N-烯丙基-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉NIPA四种单体合成的；所用原料质量份数为：AM4.5～6.7份，NaAA2.0～3.2份，DMDAAC0.1～0.3份，NIPA0.005～0.03份。其制备方法，包括以下步骤：(1)将NIPA、烷基酚聚氧乙烯醚和去离子水装入到容器中，充分混合、搅拌；(2)乳化完全后，加入AM、NaAA、DMDAAC，配成原料总质量浓度为10～25wt％的水溶液，调节pH，通入N2保护，并升温到35℃；(3)加入引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠，过硫酸铵和亚硫酸氢钠摩尔比为1:1，引发剂加量为原料总质量的0.3～0.8wt％，继续通N2，并恒温反应8～12h；(4)反应结束后，用无水乙醇洗涤、粉碎、烘干，制得水溶性四元共聚物驱油剂的白色粉末。其中，丙烯酰胺，即AM，是一种广泛应用于的油田开采的聚合物产品的单体原料。丙烯酰胺上的-CONH2具有很好的水化能力，能够改善聚合物的溶解性。丙烯酸钠，即NaAA，是一种能与丙烯酰胺发生共聚反应的单体。当聚合物上引入-COO-时，-COO-是一种强水化能力的基团，并且负电荷的排斥作用有助于聚合物分子的伸展，提高聚合物的增粘能力。二甲基二烯丙基氯化铵，即DMDAAC，是一种阳离子型单体，能通过均聚或共聚形成高分子聚合物；将其共聚到PAM分子链上能形成两性离子聚合物，能有效地提高聚合物的抗盐性。1-(2-N-烯丙基-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉，即NIPA，结构如下：1-(2-N-烯丙基-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉的制备方法是：(1)以二甲苯为脱水剂，用油酸与二乙烯三胺通过两步脱水制备1-(2-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉；(2)以无水乙醇为溶剂，使1-(2-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉与丙烯醛反应，然后使用硼氢化钠作还原剂，制得1-(2-N-烯丙基-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉；其中原料加量，以物质的量计，分别为：油酸:二乙烯三胺:二甲苯＝1:1.2:2；1-(2-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉:丙烯醛:硼氢化钠＝1:1.1:1.1。其中，具体的合成路线如下：NIPA含有长链疏水基团，疏水缔合作用可使聚合物更好的交联，形成超分子结构；含有五元杂环的咪唑啉刚性结构，引入分子链上可增强聚合物耐温、抗剪切稀释性等性能。本专利技术提供的水溶性四元共聚物驱油剂及其制备方法，引入五元杂环咪唑啉结构，能使聚合物分子链的刚性显著增强，增加聚合物的增粘性、耐温及抗剪切性能；同时引入了长链疏水基团，增强分子间缔合作用促使聚合物水溶性、抗盐性能增加；该水溶性四元共聚物驱油剂表现出较好的耐温、抗盐性及抗剪切稀释性，能够较好地提高原油采收率；合成方法简单，产率较高，性能稳定，具有较好的应用前景。附图说明图1是实施例1与实施例5所得产物的IR谱图；图2是实施例5所得产物溶液表观粘度与浓度的关系曲线；图3是实施例5所得产物溶液表观粘度与剪切速率的关系曲线；图4是实施例5所得产物溶液表观粘度与温度的关系曲线；图5是实施例5所得产物溶液表观粘度与无机盐NaCl加量的关系曲线；图6是实施例5所得产物溶液表观粘度分别与MgCl2、CaCl2加量的关系曲线；图7本是实施例5所得产物盐水溶液室内模拟采收率与注入体积关系曲线。具体实施方式实施例1：单体NIPA的合成单体NIPA的合成方法具体如下：(1)在反应器中加入56.48g油酸和24.76g二乙烯三胺，以及27～43g二甲苯，混合搅拌、加热至142～162℃并回流反应2.5h，由分水器将二甲苯携带的水分离出来；冷却至120℃后，减压蒸馏0.5h；再次升温至200～220℃并反应2h，制得初产品A；将初产物A用乙酸乙酯及去离子水分液、提纯，制得1-(2-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉。(2)在反应器，将6.99g(1)中产物溶解到20～40mL无水乙醇中，搅拌；将1.12g丙烯醛溶解在10～20mL无水乙醇中，并缓慢滴加到反应器，冷水浴0～10℃中反应6～8h；冷水浴条件下加入0.5～2.0g硼氢化钠催化还原，继续反应4～6h后，得到初产物B；用二氯甲烷与去离子水分液、提纯初产物B，制得黄褐色油状单体NIPA。以下实施例使用实施例1所制得的单体NIPA制备水溶性四元共聚物驱油剂。实施例2：水溶性四元共聚物驱油剂的合成水溶性四元共聚物驱油剂制备方法如下：(1)按原料配比在烧杯中加入0.005份NIPA和0.02份OP-10增溶剂和去离子水，搅拌至乳化完全后，转移至三颈烧瓶中；(2)在另一烧杯中加入6.7份AM、2.0份NaAA及0.2份DMDAAC，搅拌、转移到(1)中烧瓶；(3)加入一定量的去离子水将溶液配制成原料总质量百分浓度10～20wt％水溶液；(4)搅拌并冷水浴条件下向烧瓶中缓慢滴加50wt％的NaOH溶液，调节溶液pH为8并冷却至室温；(5)35℃恒温水浴条件下通氮气并搅拌10～20min后，加入引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠，过硫酸铵和亚硫酸氢钠摩尔比为1:1，引发剂加量为原料总质量的0.3wt％，继续通入N2并恒温35℃反应8～12h至共聚反应完成；(6)用无水乙醇洗涤、粉碎、干燥，制得水溶性四元共聚物驱油剂，即四元聚合物AM/NaAA/DMDAAC/NIPA白色粉末。实施例3：水溶性四元共聚物驱油剂的合成水溶性四元共聚物驱油剂制备方法如下：(1)按原料配比在烧杯中加入0.03份NIPA和0.02份OP-10增溶剂和去离子水，搅拌至乳化完全后，转移至三颈烧瓶中；(2)在另一烧杯中加入4.5份AM、3.2份NaAA及0.1份DMDAAC，搅拌、转移到(1)中烧瓶；(3)加入一定量的去离子水将溶液配制成原料总质量百分浓度10～20wt％水溶液；(4)搅拌并冷水浴条件下向烧瓶中缓慢滴加50wt％的NaOH溶液，调节溶液pH为8并冷却至室温；(5)35℃恒温水浴条件下通氮气并搅拌10～20min后，加入引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠，过硫酸铵和亚硫酸氢钠摩尔比为1:1，引发剂加量为原料总质量的0.5wt％，继续通入N2并恒温35℃反应8～12h至共聚反应完成；(6)用无水乙醇洗涤、粉碎、干燥，制得水溶性四元共聚物驱油剂，即四元聚合物AM/Na本文档来自技高网...

【技术保护点】
水溶性四元共聚物驱油剂，其特征在于：结构式为式中x，y，z为共聚单体的聚合度。

【技术特征摘要】
1.水溶性四元共聚物驱油剂，其特征在于，结构式为：式中a、b、x，y为共聚单体的聚合度；该驱油剂是由6.7份丙烯酰胺AM、2.0份丙烯酸钠NaAA、0.2份二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC和0.005份1-(2-N-烯丙基-氨乙基)-2-油酸基咪唑啉NIPA四种单体制备而成。2.根据权利要求1所述的水溶性四元共聚物驱油剂，其特征在于：合成方法包括以下步骤：(1)将NIPA、烷基酚聚氧乙烯醚和去离子水装入到容器中，充分混合、搅拌；(2)乳化完全后，加入AM、NaAA、DMDAAC，配成原料总质量浓度为10～25wt％的水溶液，调节pH，通入N2保护，并升温到35℃；(3)加入引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠，过硫酸铵和亚硫酸氢钠摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟绍华，罗珊，杨成，周利华，蒋文超，何杨，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51