[发明专利]一种热增稠三元共聚物及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性聚合物及其制备方法，更具体的涉及一种具有热增稠性质的水溶性三元共聚物，属于油田化学品领域。

背景技术

聚合物驱油技术是一项重要的提高石油采收率技术，其基本原理是把水溶性聚合物加到注水中，以增大水溶液黏度，降低水/由流度比，扩大波及体积，提高波及效率，减少波及带的含油饱和度，从而提高石油采收率。迄今，聚合物驱油原油产量占油田原油产量的20％以上。实践证明，采用聚合物驱油可大幅度提高石油采收率，产生了巨大的经济效益和社会效益。多年来，聚合物驱油所使用的聚合物主要是人工合成的部分水解聚丙烯酰胺。普通部分水解聚丙烯酰胺的局限是耐温耐盐性能低，在高温、高矿化度条件下水解速度很快，生成大量的羧基，羧基与水中二价阳离子(Ca²⁺，Mg²⁺)的不可逆结合使得聚合物发生分相并沉淀，导致水溶液黏度大幅度下降，从而显著影响驱油效果。聚合物驱油使用较多的另一种聚合物是黄原胶(一种生物聚合物)，这种聚合物的耐温耐盐性能比部分水解聚丙烯酰胺好，但价格较高，注入性和生物稳定性较差，驱油性价比较低。

为开发出性能更加优良的能满足高温高盐油田(温度高于85℃，矿化度大于30000mg/L)三次采油使用要求的聚合物驱油剂，人们进行了大量的研究开发工作。其中一个重要研究的方向是将耐温耐盐单体与丙烯酰胺共聚得到耐温耐盐聚丙烯酰胺。例如美国专利US4644020将N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺共聚得到丙烯酰胺/乙烯基吡咯烷酮共聚物，由于乙烯基吡咯烷酮对酰胺基团的水解有保护作用，因而该共聚物具有优异的抗水解能力，在高温高盐条件下其水溶液的黏度保持率比普通部分水解丙烯酰胺高。但由于该聚合物的分子量较低，其水溶液黏度达不到聚合物驱的使用要求。中国专利CN1611562A发明了一种含有磺酸根基团的三元共聚物驱油剂，该共聚物在90℃下溶液黏度保留率比普通部分水解聚丙烯酰胺高10倍左右。但该专利着重于提高共聚物的耐温耐盐性能，没有说明在矿化度大于30000mg/L条件下聚合物黏度是否达到三次采油聚合物驱的使用要求。中国专利CN1240795A公开了一种耐温耐盐共聚物增稠剂，该共聚物的特征是分子中含有两亲性大单体链节，显示出比普通部分水解聚丙烯酰胺更好的耐温耐盐性，但该共聚物中的两亲性支链通过酯键与主链相连，在高温下酯键易发生水解，影响聚合物的稳定性。

合成疏水缔合聚合物是另一个重要的研究方向，疏水缔合聚合物也是一类具有较好耐温耐盐性能的聚合物驱油剂。中国专利CN1317501A、CN1414057A、CN1876751A等发明了具有不同分子结构的疏水缔合聚合物驱油剂，这些聚合物的特征是在分子主链上含有一定数量的疏水分子链段，在水溶液中，疏水侧链之间的疏水-疏水相互作用导致聚合物分子链之间发生物理交联，从而提高溶液黏度和抗剪切性能。由于共聚单体在水中溶解性的差异，合成疏水缔合聚合物时需要加入一定量的表面活性剂才能得到分子量较高的产物，聚合工艺较为复杂。另一方面，疏水缔合聚合物中疏水单体含量高则其溶解性下降；当聚合物中疏水单体含量低时其溶解性较好，但在较低的聚合物浓度下难以形成有效的疏水缔合作用，因而增稠效果不甚明显。

热增稠聚合物是一类其水溶液黏度在一定温度范围内随着温度升高而增加的聚合物。欧洲专利EP0583814A1和美国专利US6689856B2公开了一类由水溶性主链(聚丙烯酸类、离子型丙烯酰胺类聚合物等)和温敏性侧链(聚氧乙烯)组成的接枝共聚物，这类共聚物的水溶液黏度随温度的升高而增加。该专利说明所发明的聚合物主要应用于化妆品等个人护理产品领域，没有涉及聚合物驱油方面的应用。中国专利CN99809433.1公开了一种具有热增稠性质的聚合物组合物并指出其应用是作为纸张(板)的涂布浴。中国专利CN200810095791.5公开了一种非离子热增黏水溶性聚合物并说明其可应用于油气开采的各个环节，但这种聚合物中含有丙烯酸酯结构单元，含有丙烯酸酯结构单元的聚合物在高温高盐和溶液pH值偏酸性或偏碱性条件下性能不稳定。

热增稠(热增黏)聚合物能够“主动”地根据环境温度的变化而对自身性质作出响应，利用其水溶液黏度随温度升高而增加的性质，可望设计、合成出适用于高温高盐油藏的新一代“智能”耐温耐盐聚合物驱油剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有热增稠性质、分子中不含有丙烯酸酯结构单元、水溶性良好的热增稠三元共聚物，用于石油开采具有热增稠的性质，在高温高盐条件下其水溶液具有较高的表观黏度，应用于高温高盐油藏三次采油。