[发明专利]一种磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺及其合成方法

说明书

本发明公开了一种磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺及其合成方法。该产品分子量大，具有优异的抗酸、抗碱和耐高温性，该合成方法所用的原料聚丙烯酰胺，甲醛溶液，纯净水等来源广泛，生产成本低。与现有技术如部分水解聚丙烯酰胺与甲醛的N‑羟甲基化反应相比，本方法反应条件温和，且操作方法简单，不需要特殊仪器，耗时少，采用甲醛与聚丙烯酰胺进行羟甲基化反应，生成羟甲基化聚丙烯酰胺，因为生成的羟甲基(‑CH₂OH)取代了酰胺基上的一个氢；羟甲基化的聚丙烯酰胺与硫酸氢钠进行磺甲基化反应，生成磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺，因为一部分的羟甲基上的羟基(‑OH)又被磺酸钠基(‑SO₃Na)。使改性后的聚丙烯酰胺能够达到定性改性的效果，产物相对分子质量较高，处理过程简单。

【技术领域】

本发明属于石油开采技术领域，涉及一种磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺及其合成方法。

【背景技术】

在油田的开发过程中，老油田含水率越来越高，产油量逐渐降低，采油程度递减，油层井下出水会给油田开发带来许多严重的问题，甚至会导致油田最终不能继续开采。在高含水期，从注水井注入的水对地层能够产生大量的冲刷，冲刷过程中细颗粒沙及胶状物被带走，形成次生大孔道，渗透率会变得越来越高，致使大量的油残留在地层中无法开采。堵水是指从油井进行的封堵高渗透层的作业，堵水的目的就是为了改变水驱油中水的流动方向和控制产水层中水的流动，进而对高产水层进行封堵，降低井底流压，对产液剖面进行改善，提高注入水的波及系数及水驱油效率，在一个阶段内力图使油田的产水量得到下降或稳定，保持油田稳产或增产，提高油田的采收率，减少无效的水循环，降低油井综合含水率，避免不必要的资源浪费。

国外早期使用非选择性的水基水泥堵水，后来发展应用原油、憎水的油水乳化液、油基水泥等作为选择性堵剂。从70年代起，以美国为主的西方国家发展了以聚合物类的堵水剂，使油田化学进入了一个新的阶段。近几十年来，水溶性聚合物类堵剂得到广泛的应用，国外许多专家对堵水的机理、堵剂的封堵性能和堵剂的选择进行了研究。目前，国外关于堵剂的报道主要包括有机类、无机类两种。有机类多为改性的聚丙烯酰胺、聚丙烯腈类、生物多糖类化合物及树脂等。无机类为水泥、氧化铝等。我国油田堵水技术始于50年代，其整体的发展大致经历了四个阶段：50至70年代，主要依赖油井的堵水，堵剂以水泥、活性稠油、水玻璃氯化钙体系和树脂等为主。70至80年代，由于聚合物及其交联凝胶的出现与发展，堵剂的研制也迅速发展，主要是强凝胶型堵剂，其作用机理也多是物理屏障式堵塞，最终达到调整近井地层的吸水剖面和产液剖面的目的。90年代，国内绝大多数油田都进入高含水期，堵水调剖技术也因此进入鼎盛期，但由于处理的目的层不同，对应的堵剂体系也有近一百多种，深部调剖及相关技术也随之快速发展，多以区块的综合治理为主。2000年后，针对油藏工程的深部调剖，国内学者提出了改善水驱的配套技术，将油藏工程技术和分析方法应用于改变水驱的深部液流转向技术。目前国内外对于耐高温性、耐酸性和耐碱腐蚀性的封堵剂的研究还不能满足实际应用情况。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺及其合成方法，该方法通过聚丙烯酰胺和亚硫酸氢钠及甲醛发生羟甲基化反应和磺甲基化反应，得到磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺，制备出的磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺能够抗高温、耐酸和碱的腐蚀。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺，所述磺酸基羟基甲基聚丙烯酰胺的化学结构式为：

分子量为200万-300万。

一种磺酸基羟甲基聚丙烯酰胺的合成方法，包括以下步骤: