[发明专利]高增粘抗盐水溶性共聚物及其制备方法和用途

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种高增粘抗盐水溶性共聚物及其制备方法和用途，属于高分子材料和提高石油采收率领域。

二、技术背景

目前，我国石油的供需矛盾日益突出，而复杂油藏中还剩留有大量原油，尤其是中、低渗透油藏严重制约了油田的开发效果和储量动用程度的提高。在所有的驱油技术中，聚合物驱油能显著提高石油采收率，并且实施工艺简单，但对中、低渗透油藏采用聚合物驱油技术的开发难度大，目前还没有文献报导能适用于中、低渗透油藏开发的工业用聚合物，当今，我国仍然采用注水技术，但由于这类油藏的非均质性严重，注水开采效果差。因此，研究和发展聚合物驱油技术及其应用范围，研究能用于渗透率为100～500(10^-3μm)的中、低渗透油藏，并且能大幅度提高石油采收率的高效高分子材料，已成为石油开发研究者亟待解决的难题。

聚合物驱油就是在注入水中加入微量的聚合物，提高水相粘度，降低水油流度比，提高注入水的波及效率。在一定矿化度和温度的储层环境下，达到一定溶液粘度的聚合物依赖于其高的分子量，而聚合物分子量与储层渗透率有一个最佳匹配关系，即岩芯孔喉半径R_h与聚合物分子线团回转半径R_g之比大于5-7时，不会发生堵塞岩芯现象。目前，对于油田现场大量采用的超高分子量(1.6×10⁷～3.0×10⁷)部分水解丙烯酰胺(HPAM)，因岩芯孔喉半径R_h与其R_g之比一般小于5，容易在中、低渗透储层孔隙介质中发生结构性(非不溶性)堵塞而难于应用于中、低渗透储层。另外，国内能应用于油田现场开发的丙烯酰胺改性共聚物的分子量仍然是高分子量，分子量在1000万以上，甚至一些高达2000多万，这些共聚物只能适用于渗透率高于1000(10^-3μm)的高渗透油藏，难于满足中、低渗透油层的要求。罗健辉等，石油学报，2004，25(2)：67-73，合成了AM/AHPE梳形共聚物(KYPAM)，此类聚合物的分子量高达2.514×10⁷，在盐水中的增稠能力比目前国内超高分子量聚丙烯酰胺在盐水中的增稠能力提高50％以上，但梳形聚合物由于刚性强，流体力学半径大，只适用于高渗透储层，易堵塞中、低渗透储层的孔喉。曹宝格等，钻采工艺，2006，29(6)：33-37，研究评价了已应用于油田现场，疏水单元与丙烯酰胺无规共聚的AP聚合物，这种聚合物抗温85℃，抗盐30000mg/L，但由于分子量较高(1.077×10⁷)，AP还不能用于中、低渗透储层。耿同谋等，精细化工2006，23(8)：747-751，合成了三元疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N，N-双烯丙基十四胺〔P(AM/NaAA/DiAC₁₄)，并研究了其溶液性能，但该共聚物的临界缔合浓度较高，质量浓度为4g/L的溶液表观粘度仍然不高，另外，目前的大部分疏水单体在高于80℃的温度下水解，导致其疏水缔合功能丧失，使得聚合物溶液的抗老化性能较差。

三、发明内容

本发明的目的是根据目前的驱油聚合物难应用于中、低渗透油藏，并且其溶解性、抗温、抗盐和高温(高于80℃)下的抗老化性能有待进一步改善的研究现状，提供了一种具有分子缔合能力，能用于中、低渗透油藏的低分子量高增粘抗盐水溶性共聚物及其制备方法和用途，其特点是以聚合活性高、聚合物溶解性和增粘性较好、价格低廉的丙烯酰胺(AM)作为主要的亲水单体，少量的阴离子单体(ANMO)或/和阳离子单体(CAMO)为增溶亲水单体，以乙烯基稠环芳烃对C_1-16烷基苯苯乙烯(AR)、2-乙烯基萘或/和9-乙烯基蒽(分子结构见附图1)中的至少一种为疏水单体，采用自由基胶束共聚法合成了共聚物PAAM。