專(zhuān)利名稱(chēng)：一種黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑及其制法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三次采油領(lǐng)域水溶性聚合物，具體涉及一種黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑 及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
在國(guó)內(nèi)油田已普遍進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)期的今天，以高分子量部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)為主要代表的聚合物驅(qū)提高原油采收率技術(shù)已經(jīng)日見(jiàn)成效，且在低溫、低鹽的一、二 類(lèi)油藏中得到廣泛使用。但針對(duì)三類(lèi)油藏中高溫、高鹽的地層條件特點(diǎn)，高分子量部分水解 聚丙烯酰胺(HPAM)存在耐鹽性差、易水解、易降解、與鈣、鎂等二價(jià)金屬離子絡(luò)合易生成沉 淀等問(wèn)題，使其在三類(lèi)油藏中的實(shí)際驅(qū)油效率大幅度下降。目前針對(duì)三類(lèi)地層條件的油藏資源(地層溫度70 95°C，地層礦化度10000 30000mg/L)，全世界范圍內(nèi)仍沒(méi)有成熟的、工業(yè)化、商品化的聚合物驅(qū)油劑產(chǎn)品問(wèn)世。為了 解決上述問(wèn)題、提高三類(lèi)油藏采收率，研發(fā)適應(yīng)高溫、高鹽地層條件的驅(qū)油劑已經(jīng)成為工業(yè) 界、學(xué)術(shù)界研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。黃原膠(Xanthan gum, XG)是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酰基、丙 酮酸組成的高分子酸性雜多糖，是集增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定作用于一體，性能較為優(yōu)越的生 物膠。與HPAM相比，黃原膠作為驅(qū)油劑使用具有以下優(yōu)點(diǎn)其溶液在高溫、高礦化度條件下 仍具有相對(duì)較高的黏度值；抗機(jī)械剪切能力強(qiáng)；溶液不易被儲(chǔ)層巖石吸附等。對(duì)于高溫高鹽的三類(lèi)油藏條件下，雖然黃原膠較HPAM具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，但仍無(wú) 法完全滿(mǎn)足三類(lèi)油藏的要求，主要由于黃原膠存在以下缺點(diǎn)①黃原膠溶液耐生物降解能 力差，容易造成溶液黏度損失；②耐熱穩(wěn)定性差，在高溫高鹽的條件下易發(fā)生降解；③提高 原油采收率程度不明顯。通過(guò)對(duì)黃原膠進(jìn)行接枝共聚改性，將丙烯酰胺及帶有耐溫抗鹽性能的單體接枝到 黃原膠上，在保持黃原膠原有耐溫耐鹽優(yōu)異性能的同時(shí)可以提高其黏彈性、耐熱及生物穩(wěn) 定性。對(duì)比文獻(xiàn)1(黃原膠與丙烯酰胺接枝共聚反應(yīng)的研究，應(yīng)用化工，2007,36(12) 1163)公開(kāi)了一種黃原膠-g_丙烯酰胺接枝共聚物(XG-g-AM)的制備方法在250mL三口燒 瓶中，加入Ig黃原膠和IOOmL蒸餾水，放置過(guò)夜，充分?jǐn)嚢枋裹S原膠完全溶解。將三口燒瓶 放在恒溫水浴鍋中，在反應(yīng)溫度下攪拌并通氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入一定量的過(guò)硫酸銨和丙烯酰胺， 反應(yīng)至預(yù)定時(shí)間后，中止反應(yīng)，冷卻。將產(chǎn)物用過(guò)量丙酮沉淀，50°C下完全干燥，得到接枝共 聚粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)品用體積比為80 20的甲醇-水混合溶劑在索氏提取器中萃取12h以 上，以除去PAM均聚物，抽提剩余物用蒸餾水反復(fù)洗滌，得到XG-g-AM接枝共聚物。對(duì)比文獻(xiàn)2 (Synthesis and Study of Metal Ion Sorption Capacity of Xanthan Gum-g-2-Acrylamido-2-Methyl-l-Propane Sulphonic Acid, J Appl Polym Sci,2007, 104 470)公開(kāi)了一種黃原膠-g_ (2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)接枝共聚物(XG-g-AMPS) 的制備方法在三口燒瓶中，加入定量的黃原膠蒸餾水，使黃原膠完全溶解，加入一定量的硫脲、AMPS和硫酸溶液，通氮?dú)獬酰?0分鐘后加入定量的溴酸鉀溶液引發(fā)聚合，反應(yīng)至預(yù) 定時(shí)間后，中止反應(yīng)，冷卻。將產(chǎn)物用過(guò)量丙酮沉淀，得到接枝共聚粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)品用甲 醇-水混合溶劑洗去均聚物，得到XG-g-AMPS接枝共聚物。與黃原膠相比，對(duì)比文獻(xiàn)報(bào)道的XG-g-AM、XG-g-AMPS耐溫性及生物穩(wěn)定性有了一 定程度的改善，但仍無(wú)法作為三次采油驅(qū)油劑使用，主要由于XG-g_AM溶解速度太慢、濾 過(guò)比高，不符合油田現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的要求；而XG-g-AMPS接枝率低，注入到地層中易沉積，無(wú)法 起到驅(qū)油作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐溫抗鹽型黃原膠接枝共聚物驅(qū) 油劑，提高黃原膠驅(qū)油劑的黏彈性、耐熱及生物穩(wěn)定性，在高溫高鹽油藏使用時(shí)，驅(qū)油效果 提尚。本發(fā)明的產(chǎn)品技術(shù)方案是一種黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑，其結(jié)構(gòu)式如(1)式所示
權(quán)利要求
1. 一種黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑，其特征是 其結(jié)構(gòu)式如(1)式所示
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑，其特征是在(1)式中，[X]為所述的AM與所述的AMPS形成的重復(fù)單元，其中AMPS為第一單體， AM為第二單體，AM單元在接枝鏈上占摩爾比例為不小于5%且不大于95%。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑，其特征是在(1)式中，[X]為AM與NVP形成的重復(fù)單元，其中NVP為第一單體，AM為第二單體， AM單元在接枝鏈上占摩爾比例為不小于5%且不大于95%。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑，其特征是在(1)式中，[X]為AMPS與DMAM形成的重復(fù)單元，其中DMAM為第一單體，AMPS為第二 單體，AMPS單元在接枝鏈上占摩爾比例為不小于5%且不大于95%。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑，其特征是在(1)式中，[X]為AM、AMPS與DMAM形成的重復(fù)單元，其中DMAM為第一單體，AMPS為第二單體，AM為第三單體，AM、AMPS單元在接枝鏈上占摩爾比例均不小于10 %且不大于90 %。
6.一種權(quán)利要求1的黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑的制備方法，其特征是 按質(zhì)量份數(shù)，原料配方為黃原膠100份，總的單體200 3000份，硝酸鈰銨0. 1 10份，過(guò)硫酸鹽0. 1 100 份，亞硫酸氫鈉0. 1 300份，去離子水300 30000份；所述的單體為下列中的至少兩種丙烯酰胺(AM)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 (AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N，N- 二甲基丙烯酰胺(DMAM)；所述的過(guò)硫酸鹽為下列中的至少一種過(guò)硫酸銨和過(guò)硫酸鉀；優(yōu)選過(guò)硫酸銨。 包括以下步驟第1步，將100份黃原膠在反應(yīng)容器中完全溶解于前述配方份數(shù)的去離子水中，通入高 純氮?dú)夤呐莩?；?步，將所述單體中的反應(yīng)活性低的一種或兩種10 1500份加入到反應(yīng)容器中，攪 拌至完全溶解；第3步，向反應(yīng)容器中繼續(xù)通入高純氮?dú)夤呐莩?0分鐘以上； 第4步，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向反應(yīng)容器中加入前述配方份數(shù)的硝酸鈰銨，在20°C 70°C下 反應(yīng)5 15分鐘；第5步，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向反應(yīng)容器中加入前述配方份數(shù)的過(guò)硫酸鹽，前述配方份數(shù)的 亞硫酸氫鈉，將所述單體中反應(yīng)活性高的另一種單體190 四90份配成水溶液，在0. 5小 時(shí)內(nèi)以均勻速率加到反應(yīng)容器中，在20°C 70°C下反應(yīng)2 6小時(shí)；得到產(chǎn)物； 第6步，將上步產(chǎn)物用過(guò)量丙酮沉淀，50°C下完全干燥，得到接枝共聚粗產(chǎn)物； 第7步，將粗產(chǎn)物用體積比為80 20的甲醇-水混合溶劑在索氏提取器中萃取12小 時(shí)，抽提剩余物用蒸餾水反復(fù)洗滌，得到接枝共聚物，進(jìn)行干燥，得到權(quán)利要求1至5之一的女口廣 PFt ο
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是 在原料配方中，總的單體200 1500份。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是 在原料配方中，硝酸鈰銨1 5份。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是 在原料配方中，過(guò)硫酸鹽1 50份。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是 在原料配方中，亞硫酸氫鈉1 100份。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是 在原料配方中，去離子水5000 15000份。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的制備方法，其特征是 在第2步中，加入的單體為AMPS ；在第5步中，加入的為單體AM的水溶液。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的制備方法，其特征是 在第2步中，加入的單體為NVP ；在第5步中，加入的為單體AM的水溶液。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的制備方法，其特征是 在第2步中，加入的單體為DMAM ；在第5步中，加入的為單體AMPS的水溶液。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的制備方法，其特征是 在第2步中，加入的單體為AMPS與DMAM ；優(yōu)選，在第5步中，加入的為單體AM的水溶液。
16.權(quán)利要求1至5之一的黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑在三次采油中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種黃原膠接枝共聚物驅(qū)油劑及其制備方法和用途，通過(guò)分子設(shè)計(jì)，將丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)或N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)中的至少兩種接枝共聚合到黃原膠大分子上，這種共聚型側(cè)鏈的引入可以大大提高黃原膠大分子的黏彈性、耐熱及生物穩(wěn)定性，同時(shí)可作為三次采油驅(qū)油劑使用，溶解速度明顯提高且在鹽水中不易產(chǎn)生凝膠。在高溫高鹽油藏使用時(shí)，驅(qū)油效果提高。
文檔編號(hào)C09K8/588GK102051165SQ20091023665
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者伊卓, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 林蔚然, 祝綸宇, 計(jì)文希, 趙方園, 魏小林 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院