[发明专利]一种新型丙烯酰胺共聚物驱油剂及合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油田提高原油采收率的水溶性四元共聚物驱油剂及其合成方法。

背景技术

随着经济社会的发展、工业化的不断加深，人们对石油及其衍生产品的需求越来越高。然而，随着石油储量的不断减少、油田开发难度的不断增大，石油作为不可再生资源变得越来越宝贵。因此，迫切需要对油田进行再开发以提高原油产量。目前，聚合物驱是提高石油采收率常用的技术之一。然而，随着国内油藏开采深度不断增加以及很多油田已经进入高含水期，开采难度越来越大，常用的驱油聚合物如部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），聚合物链在高剪切、高温、高矿化度条件下极易发生分子链的蜷缩、降解、水解等，其黏度极大地降低，已无法满足实际油田的开采要求。因此，获得一种耐温耐盐抗剪切性能良好的水溶性驱油用聚合物成为近年来的研究热点之一。

早在1983年，Shepitka等人就针对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的缺点，制备出两种改性的丙烯酰胺聚合物。与HPAM相比，这两种产品显示出更好的性能，在盐水中仍能保留较高的粘度(J.S.Shepitka, et al. Partially imidized, water-soluble polymeric amides. I. Partially imidized polyacrylamide and polymethacrylamide[J]. Journal of Applied Polymer Science, 1983, 28(12):3611-3617)。2002年，B. L. Andrew等人使用丙烯酰胺（AM）、4-乙烯基苯磺酸钠（BESA）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷二甲基氯化铵（AMPMS）为基本原料，制备出了一种AM/BESA/AMPMS三元的两性离子聚合物，该两性离子聚合物溶液中正负离子电荷相等时出现了良好的盐增粘现象（B. L. Andrew, C. L. McCormick, Synthesis and solution properties of zwitterionic polymers[J]. Chemical Reviews, 2002, 102 (11):4177-4190）。2009年，王贵江等用丙烯酰胺（AM）、N-十二烷基丙烯酰胺（AMC₁₂）及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料，采用胶束水溶液共聚法合成出丙烯酰胺疏水缔合聚合物。用模拟矿化水将其配置成1500 mg∙L^-1的溶液，与相对分子质量约为2500万的HPAM溶液的性能进行对比，结果表明，由于引入含有12个碳原子的长链疏水单体，高分子链间产生了可逆的物理缔合作用，形成的立体网状结构增大了高分子的流体力学体积，较HPAM抗剪切性能更优异，耐温抗盐效果好；在80 ^oC下，注入1 PV该聚合物溶液可将采收率提高12.3%（王贵江, 张杰, 欧阳坚,景宝国, 赵明国, 刘平德, 朱卓岩, 王凤. 驱油用耐温抗盐三元共聚物的溶液性能研究[J].油田化学,2009,26(2):169-171）。2013年，覃孝平等以N,N′-二(4-氧基-2-烯酸)乙二胺(EDMA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(SAS)为单体制备了AM/AA/SAS/EDMA四元共聚物，该四元共聚物表现出了良好的增黏、抗剪切性能（覃孝平, 赖南君, 叶仲斌, 彭琴. 水溶性AM/AA/SAS/EDMA四元共聚物的合成及其性能[J].石油化工,2013,42(11):1262-1267）。然而，以上研究均未能有效解决聚合物在低浓度、高矿化度和高温时具有高黏度的要求。

大量的研究结果表明，在聚合物分子链上引入环状结构，可以有效提高分子链的刚性，限制分子链的旋转，提高聚合物的耐温、抗剪切和机械性能，此外还可以提高聚合物的热稳定性和化学稳定性；同时，在聚合物分子链上引入栾尾结构，可以有效增加聚合物分子的黏度。本发明选择丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、马来酸酐功能化壳聚糖（CTAH）和N,N-二丁基甲基丙烯酰胺（DLMA）四种单体共聚制备一种新型两亲水溶性聚合物。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种新型四元共聚物，解决现有的驱油剂耐温、耐盐、化学稳定性低及抗剪切性差的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种新型四元共聚物驱油剂的制备方法，解决现有的驱油剂制备方法操作复杂、产率低及成本高的问题。

本发明的第三个目的在于提供一种新型四元共聚物驱油剂在油田中的应用。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。