一种丙烯酰胺系接枝共聚物及其制备方法和应用以及驱油用组合物技术

本发明专利技术公开了一种丙烯酰胺系接枝共聚物及其制备方法和应用以及含有该丙烯酰胺系接枝共聚物的驱油用组合物。该丙烯酰胺系接枝共聚物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，所述结构单元C为式(3)所示的结构单元。该丙烯酰胺系共聚物具有较高表面活性、增粘性和耐温抗盐性；本发明专利技术提供的驱油用组合物，用其配制的溶液可以显著提高高温、高矿化度的油藏的原油采收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种丙烯酰胺系接枝共聚物、一种丙烯酰胺系接枝共聚物的制备方法、由该方法制备得到的丙烯酰胺系接枝共聚物、所述丙烯酰胺系接枝共聚物在驱油剂中的应用以及含有所述丙烯酰胺系接枝共聚物的驱油用组合物。
技术介绍
化学驱是提高三次采用中原油采收率的一种非常重要的方法。通常，化学驱可以分为聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱和复合驱。目前，三次采油中主要使用的聚合物为部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)及其衍生物。这主要是因为聚丙烯酰胺水溶液具有较高的粘度、较好的增稠、絮凝以及流变调节作用。其制备及应用方法的专利有CN1168894A、CN1057057A、CN101157741A、CN1542027A、CN1891725A等。然而聚丙烯酰胺存在着盐敏、热降解和机械降解等性能方面的缺陷，例如，在高矿化度水中，分子链上的羧基对盐极敏感，尤其在遇到高价态的金属离子时，溶液粘度会迅速下降，甚至发生沉淀；在高温条件下，聚丙烯酰胺会发生明显的热氧降解和水解作用，使溶液粘度降低，驱油效果变差；此外，当线性聚丙烯酰胺被置于高剪切应力场中，如强烈搅拌、高速通过节流阀门、高速通过注水井套管射孔眼、高速通过地层岩石孔隙喉道时，分子链会发生断裂，从而发生机械降解。聚丙烯酰胺的上述缺点使其应用受到了一定的限制。对聚丙烯酰胺的改性可以改变丙烯酰胺的分子结构以克服其固有的弱点。其中引入新单体开发聚丙烯酰胺类共聚物是一种重要的手段。N-乙烯基吡咯烷酮(简称NVP)，是德国BASF公司J.Walter.Reppe最先由乙炔法合成的，至今已有70余年的历史。N-乙烯基吡咯烷酮单元结构中含有刚性的内酰胺环状基团，耐温抗盐性能优良，与聚丙烯酰胺共聚，可以提高聚合物的耐温抗盐性能，并且NVP单体的分子结构中还含有乙烯基，极容易发生聚合反应。近年来，用N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺及其它单体进行共聚制备得到驱油用聚合物成为研究热点。利用N-乙烯基吡咯烷酮进行共聚物的制备方法有CN103320111A、CN103320113A、CN102838979A、CN102617794A等。复合驱是将两种以上的驱油成分组合使用的驱油方式，其驱油效率通常高于单一成分的驱油剂。目前油田使用的复合驱中，将表面活性剂和聚合物复配使用时存在着配伍性差的缺陷，导致在地层运移过程中二者易发生“色谱分离”现象，使复配体系偏离所设计的配方，从而导致驱油效率大大下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述缺陷提供一种具有较高表面活性、增粘性和耐温抗盐性的丙烯酰胺系接枝共聚物及其制备方法和应用以及一种能够提高原油采收率的含有所述丙烯酰胺系接枝共聚物的驱油用组合物。通过醚化、酯化等化学反应在纤维素中引入亲水基，破坏纤维素分子间的氢键缔合，使其不能够结晶而溶于水，通过上述方法改性的纤维素一般称为水溶性纤维素。由于水溶性纤维素具有一般表面活性剂所不具备的优点(如增粘性能)，所以将水溶性纤维素及其衍生物开发成为高分子表面活性剂成为目前的研究热点。本专利技术的专利技术人通过深入地研究，发现使下述式(6)所示的单体、下述式(7)所示的单体和下述式(5)表示的化合物(即水溶性纤维素的衍生物)共聚得到的聚合物，由于式(6)所示的单体具有高增粘性、式(5)所示的化合物具有较高的表面活性、下述式(7)所示的单体具有较强的抗盐和耐温性能，所以使得含有该聚合物的水溶液在高温、高盐条件下能够保持较高的表观粘度，并且能够降低水溶液的表面张力。本专利技术提供一种丙烯酰胺系接枝共聚物，其中，所述丙烯酰胺系共聚物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，所述结构单元C为式(3)所示的结构单元；且以所述丙烯酰胺系接枝共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为60-95摩尔％，所述结构单元B的含量为1-20摩尔％，所述结构单元C的含量为4-20摩尔％；所述丙烯酰胺系接枝共聚物的粘均分子量为500万-1200万；其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基；R2、R3和R4各自独立地为H、-SO3M1基团或基团，M1为钠或钾，R6为C5-C16的烷基，且R2、R3和R4中至少有一个-SO3M1基团和一个基团。本专利技术还提供一种丙烯酰胺系接枝共聚物的制备方法，该方法包括：(1)在催化剂的存在下，在非质子极性溶剂中使取代度为0.3-1.5的纤维素碱金属硫酸盐与式(4)所示的对烷基苄卤接触，并分离出接触后所得产物中的式(5)所示的化合物，其中，取代度为0.3-1.5的纤维素碱金属硫酸盐的取代基团为-SO3M1基团，M1为钠或钾；R6为C5-C16的烷基，X为氟、氯或溴；R2、R3和R4各自独立地为H、-SO3M1基团或基团，n为230-290的整数，且R2、R3和R4中至少有一个-SO3M1基团和一个基团；(2)在引发剂的存在下，在溶液聚合条件下，在水中使式(5)所示的化合物与式(6)所示的单体和式(7)所示的单体接触，其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基。本专利技术还提供了由上述方法制备的丙烯酰胺系接枝共聚物。此外，本专利技术还提供了上述丙烯酰胺系接枝共聚物在驱油剂中的应用。本专利技术进一步提供了一种驱油用组合物，其中，该驱油用组合物含有上述丙烯酰胺系接枝共聚物以及碱性物质和/或表面活性剂，且以驱油用组合物的总量为基准，所述丙烯酰胺系接枝共聚物的含量为30-90重量％，所述碱性物质和表面活性剂的总量为10-70重量％。含有根据本专利技术的丙烯酰胺系接枝共聚物的水溶液表面张力小，在高温、高矿化度的条件下仍然有较高的表观粘度。具体地，含有实施例1-4的丙烯酰胺系共聚物的水溶液(用蒸馏水配制)的表面张力为37-40mN/s，在85℃、矿化度为32868mg/L的条件下，含有实施例1-4的丙烯酰胺系接枝共聚物的水溶液的表观粘度为16-19mN/s。本专利技术提供的驱油用组合物，用其配制的溶液可以显著提高高温、高矿化度的油藏的原油采收率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种丙烯酰胺系接枝共聚物，其中，所述丙烯酰胺系接枝共聚物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酰胺系接枝共聚物，其特征在于，所述丙烯酰胺系接枝共聚物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，所述结构单元C为式(3)所示的结构单元；且以所述丙烯酰胺系接枝共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为60‑95摩尔％，所述结构单元B的含量为1‑20摩尔％，所述结构单元C的含量为4‑20摩尔％；所述丙烯酰胺系接枝共聚物的粘均分子量为500万‑1200万；其中，R1和R5各自独立地为H或者C1‑C4的烷基；R2、R3和R4各自独立地为H、‑SO3M1基团或基团，M1为钠或钾，R6为C5‑C16的烷基，且R2、R3和R4中至少有一个‑SO3M1基团和一个基团。

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酰胺系接枝共聚物，其特征在于，所述丙烯酰胺系接枝共
聚物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为
式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，所述
结构单元C为式(3)所示的结构单元；且以所述丙烯酰胺系接枝共聚物中
结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为60-95摩尔％，所述
结构单元B的含量为1-20摩尔％，所述结构单元C的含量为4-20摩尔％；
所述丙烯酰胺系接枝共聚物的粘均分子量为500万-1200万；
其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基；R2、R3和R4各自
独立地为H、-SO3M1基团或基团，M1为钠或钾，R6为C5-C16的烷基，且R2、R3和R4中至少有一个-SO3M1基团和一个
基团。
2.根据权利要求1所述的丙烯酰胺系接枝共聚物，其中，以所述丙烯
酰胺系接枝共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为
85-95摩尔％，所述结构单元B的含量为1-5摩尔％，所述结构单元C的含

\t量为4-10摩尔％，所述丙烯酰胺系接枝共聚物的粘均分子量为800万-1100
万。
3.根据权利要求1所述的丙烯酰胺系接枝共聚物，其中，R1为H或甲
基，R5为H，R6为C8-C12的烷基。
4.一种丙烯酰胺系接枝共聚物的制备方法，该方法包括：
(1)在催化剂的存在下，在非质子极性溶剂中使取代度为0.3-1.5的纤
维素碱金属硫酸盐与式(4)所示的对烷基苄卤接触，并分离出接触后所得
产物中的式(5)所示的化合物，
其中，取代度为0.3-1.5的纤维素碱金属硫酸盐的取代基团为-SO3M1基
团，M1为钠或钾；R6为C5-C16的烷基，X为氟、氯或溴；R2、R3和R4各
自独立地为H、-SO3M1基团或基团，n为230-290的
整数，且R2、R3和R4中至少有一个-SO3M1基团和一个
基团；
(2)在引发剂的存在下，在溶液聚合条件下，在水中使式(5)所示的
化合物与式(6)所示的单体和式(7)所示的单体接触，
其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述取代度为0.3-1.5的纤维素
碱金属硫酸盐的葡萄糖单元与式(4)所示的对烷基苄卤的摩尔比为1：0.2-3。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述催化剂的重量与取代度为
0.3-1.5的纤维素碱金属硫酸盐的重量的比值为0.15-0.75：1；所述催化剂为
碱金属的氢氧化物和/或吡啶，所述碱金属为钠和/或钾。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非质子极性溶剂的重量与
取代度为0.3-1.5的纤维素碱金属硫酸盐和式(4)所示的对烷基苄卤的总重
量的比值为5-20：1；所述非质子极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二
甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和二甲基亚砜中的一
种或多种。
8.根据权利要求4所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：于芳，赵方园，杨捷，王晓春，高文骥，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11