一種含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑及其合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑及其合成方法，該驅(qū)油劑是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基)乙基亞硫酸鹽構(gòu)成的聚合物。合成如下：(1)在燒瓶中加入丙烯酸二甲基氨基乙酯，以1,4-二氧六環(huán)為溶劑，對(duì)苯二酚為阻聚劑，將溶液加熱至回流溫度，滴加亞硫酸乙烯酯，反應(yīng)2-5h，即得2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基)乙基亞硫酸鹽；(2)在燒瓶中加入丙烯酰胺、丙烯酸、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基)乙基亞硫酸鹽，配成水溶液，加入氧化還原引發(fā)劑，在溫度30-55℃下反應(yīng)4-12h，即得聚合物驅(qū)油劑。該聚合物表現(xiàn)出良好的水溶性、耐溫抗鹽性及抗剪切性，其合成方法原理可靠，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)率較高。
【專利說明】一種含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑及其合成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于石油工業(yè)油田驅(qū)油提高原油采收率的含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚 合物驅(qū)油劑及其合成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)石油的需求量越來越大，然而儲(chǔ)量卻在不斷減少，石 油作為不可再生資源變得越來越寶貴。因此需要對(duì)油田進(jìn)行再開發(fā)，提高原油產(chǎn)量。提 高采收率技術(shù)是穩(wěn)定油田原油產(chǎn)量的根本途徑。聚合物驅(qū)作為提高原油采收率的主要手 段之一，其驅(qū)油機(jī)理清楚，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)日趨成熟。目前，丙烯酰胺類聚合物驅(qū)油劑 應(yīng)用廣泛，但其耐溫抗鹽性能不理想，在高溫、高鹽油藏條件下使用受到限制。近年來國(guó) 內(nèi)外學(xué)者在提高聚合物耐溫抗鹽性方面開展了大量研究工作，主要有兩大方面：一是合成 具有耐溫抗鹽結(jié)構(gòu)單元的非締合型丙烯酰胺類聚合物，二是合成具有特殊相互作用的聚 合物驅(qū)油劑。在丙烯酰胺共聚物鏈節(jié)上引入具有抑制水解（鐘景興，陳煜，譚惠民.AM/ NVP二元共聚物的溶液性能[J].高分子材料科學(xué)與工程，2005, 21 (4) :220-223)、增加分 子鏈剛性(GouS, LiuM, YeZ, etal. Modification of a nicotinic acid functionalized water-soluble acrylamide sulfonate copolymer for chemically enhanced oil recovery[J]· Journal of Applied Polymer Science, 2〇14，131(8))、強(qiáng)水化能力（劉小 軍，于鈞，丁偉.兩性離子聚丙烯酰胺的合成[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2010, 8:005)等性 能結(jié)構(gòu)單元，可使聚合物耐溫抗鹽性能顯著改善。
[0003] 磺基甜菜堿是具有季銨鹽陽離子及磺酸基陰離子的兩性離子化合物，磺酸基具有 很好的化學(xué)穩(wěn)定性，常作為功能結(jié)構(gòu)單元被引入到丙烯酰胺共聚物中，改善共聚物溶解、 抗鹽等性質(zhì)（趙田紅，王忠信，谷秋志等.陰離子型AM/AMPS共聚物的合成及性能評(píng)價(jià) [J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2007, 7(12) :21-24 ;毛程，丁偉，于濤等.磺基甜菜堿型兩性 離子聚合物的鹽溶液性質(zhì)[刀.鉆井液與完井液，2011，28(5):5-8 ;￥62,60116,60115，的 al.Synthesis and characterization of a water-soluble sulfonates copolymer of acrylamide and N-allylbenzamide as enhanced oil recovery chemical[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2013, 128 (3) :2003_2011)，含橫酸鹽共聚物可提高聚合物 在高溫、高鹽度條件下粘度保留率（葉仲斌，茍光俊，茍紹華等.丙烯酰胺四元共聚磺 酸鹽的合成及性能研究[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2012, 24(10) : 1560-1564 ;Gou S，Liu M，Ye Z, et al. Modification of a nicotinic acid functionalized water-soluble acrylamide sulfonate copolymer for chemically enhanced oil recovery[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2014, 131(8))。
[0004] 亞硫酸甜菜堿是含有亞硫酸結(jié)構(gòu)的季銨內(nèi)鹽兩性離子，與磺基甜菜堿結(jié)構(gòu)相似。 亞硫酸基結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的水化能力，將其引入丙烯酰胺聚合物中，將使共聚物水溶性改善 (Hardy E E, Marschner F ff. Surfactant compositions comprising betaine/cocoamide complexes and method of making the same:U.S.Patent5, 290, 482[P]· 1994-3-1)。同時(shí) 由于聚合物分子鏈中含有陽離子和陰離子兩種離子基團(tuán)，分子間或分子內(nèi)因?yàn)殪o電作用， 使聚合物具有較好的抗鹽性能（孫玉麗，錢曉琳，吳文輝.聚合物驅(qū)油技術(shù)的研究進(jìn)展 [J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2006, 7(2) :26-29)?；谝陨嫌^點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)合成一種水溶性 亞硫酸酯甜菜堿功能單體，并與丙烯酰胺、丙烯酸鈉共聚合成一種新型的聚合物驅(qū)油劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑，該聚合物表現(xiàn)出良 好的水溶性、耐溫抗鹽性及抗剪切性，能較好地提高原油采收率，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0006] 本發(fā)明的另一目的還在于提供該聚合物驅(qū)油劑的合成方法，該方法原理可靠，操 作簡(jiǎn)便，產(chǎn)率較高，且綠色環(huán)保。
[0007] 為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0008] -種含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑，是由丙烯酰胺（AM)、丙烯酸鈉（NaAA)、 2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亞硫酸鹽（DMAES)三種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的AM/NaAA/ DMAES三元聚合物，其粘均分子量為5. 0 X 106-6. 0 X 106,其結(jié)構(gòu)式如下：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑，是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、2-(2-丙 烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亞硫酸鹽三種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的聚合物，粘均分子量為
5. Ο X 106-6. Ο X 106,其結(jié)構(gòu)式如下：
式中x、y為結(jié)構(gòu)單元的摩爾百分?jǐn)?shù)，其中X = 45-53%，y = 45-50%。
2. 如權(quán)利要求1所述的含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑的合成方法，依次包括以下步 驟： (1) 在燒瓶中加入一定質(zhì)量的丙烯酸二甲基氨基乙酯，以1，4-二氧六環(huán)為溶劑，對(duì) 苯二酚為阻聚劑，將溶液加熱至回流溫度，在不斷攪拌下緩慢滴加亞硫酸乙烯酯，滴加完 畢后，反應(yīng)2-5h，旋蒸除去溶劑，用乙腈進(jìn)行重結(jié)晶，將所得產(chǎn)物真空干燥，得白色粉末狀 2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亞硫酸鹽； (2) 在燒瓶中加入丙烯酰胺、丙烯酸、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亞硫酸鹽， 配成單體總質(zhì)量濃度為20-25 %的水溶液，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為7-9,通氮?dú)?0min，加入 氧化還原類引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)?0min，在溫度30-55°C下反應(yīng)4-12h，將產(chǎn)物用無水乙醇洗 滌、粉碎、烘干，即得聚合物驅(qū)油劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑的合成方法，其特征在于，所 述步驟（1)中丙烯酸二甲基氨基乙酯與亞硫酸乙烯酯的摩爾比為1:1-1. 5。
4. 如權(quán)利要求2所述的含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑的合成方法，其特征在于，所 述步驟（2)中丙烯酰胺、丙烯酸、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亞硫酸鹽的質(zhì)量百分 數(shù)分別為 45-53 %、45-50 %、2-5 %。
5. 如權(quán)利要求2所述的含亞硫酸鹽結(jié)構(gòu)的聚合物驅(qū)油劑的合成方法，其特征在于，所 述步驟（2)中引發(fā)劑為亞硫酸氫鈉和過硫酸銨溶液，亞硫酸氫鈉和過硫酸銨的摩爾比為 1:1，引發(fā)劑加量為單體總質(zhì)量的0. 1-0. 5%。
【文檔編號(hào)】C08F220/56GK104152131SQ201410321753
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】茍紹華, 何楊, 馬永濤, 夏鴻, 羅珊, 周艷婷 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)