一种具表面活性功能的聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及聚合物领域，公开了一种具表面活性功能的聚合物及其制备方法和应用，该具表面活性功能的聚合物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；以所述具表面活性功能的聚合物的重量为基准，所述结构单元A的含量为50-85重量％，所述结构单元B的含量为10-40重量％，所述结构单元C的含量为1-10重量％。本发明专利技术提供的具表面活性功能的聚合物兼具良好的表面活性、增稠水介质能力和耐温抗盐能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物领域，具体地，涉及一种具表面活性功能的聚合物、一种具表面活性功能的聚合物的制备方法以及由该方法制备得到的具表面活性功能的聚合物、一种具表面活性功能的聚合物作为驱油剂的应用。
技术介绍
为解决驱油用聚合物的耐温、抗盐性能差的问题，科研工作者提出了在分子中引入功能单体并提高聚合物分子量的方法来提高聚合物水溶液的表观粘度及耐温抗盐性能，由此研发出了疏水缔合聚合物、梳形聚合物、耐温抗盐聚合物等，但这类聚合物并不具备表面活性以及洗油能力。在三次采油技术中，三元化学复合驱油技术能够实现油水超低界面张力，同时保持注入流体粘度，大幅度提高采收率。但是，不同组分化学剂的混合物在油藏多孔介质中的吸附、扩散和运移等性能特征差异较大，导致在油藏孔隙中驱油时的“色谱分离效应”。同时表面活性剂在驱替过程中损耗量增大，采收率和经济效益降低。另外使用强碱助剂时，采出过程中诸多环节产生严重结垢，给生产管理带来了困难。要保证驱油体系在高矿化度和较高温度条件下同时具有足够高的黏度和超低界面张力，必须冲破以往利用聚合物/表面活性剂复配体系的框框。结合高分子的增粘能力与低分子表面活性剂的表面活性，在高分子链上引入具有优良表面活性的功能基团，达到既增粘又降低界面张力的效果，一种材料同时起到聚合物和表面活性剂两种材料的作用，因此此类具有表面活性的高分子驱油剂将一定程度上解决聚合物-表面活性剂复合驱存在的色谱分离效应问题，同时由于具有表面活性功能聚合物的增粘性能，它也具有稳定泡沫的作用，在泡沫驱油和多元泡沫复合驱中可充当稳泡剂，这些优越性能使其在三次采油中具有广阔的应用前景。近年来的勘探数据表明，低渗透油藏已成为我国油田勘探开发的重要领域，截止2008年底，全国累计探明石油地质储量287亿吨，其中低渗透石油地质储量为141亿吨，占49.2％。随着勘探程度的提高和对石油资源需求的不断增长，无论从剩余石油资源，还是开发趋势分析，低渗透油藏将是我国未来油田勘探开发的主要对象。在低渗透油藏进行聚合物驱矿场设计时，必须事先研究聚合物相对分子质量与油层渗透率的匹配关系。在聚驱区块相对分子质量优选时，一方面要考虑选择尽可能高的聚合物相对分子质量，从而获得更好的聚合物驱油性能，另一方面要考虑聚合物分子与不同渗透率油层的匹配关系，尽可能增加聚合物溶液可进入的油层孔隙空间，提高聚驱控制程度，从而获得更好的聚驱效果。科研工作者通过室内流动实验研究得到低渗透油层可以开展聚合物驱，聚合物相对分子质量与低渗透油层渗透率之间的匹配性存在一定的关系，如果用聚合物分子回旋半径与孔隙吼道半径之间关系来反映匹配关系则匹配关系可表述为：对于低渗透率油层，当孔隙喉道半径与聚合物分子回旋半径之比大于5倍时，注入低相对分子质量聚合物不会发生堵塞，小于5倍时会出现堵塞，得到了与主力油层相近的结果。如果用渗透率平方根与聚合物分子回旋半径之比对实验结果进行表述则可表述为渗透率平方根与聚合物分子回旋半径之比大于1.5时不会堵塞油层。因此，考虑到聚合物相对分子质量与低渗透油层渗透率之间的匹配存在一定的关系，应合成一定分子量范围的聚合物来满足与低渗透油藏的匹配性。随着人们对具表面活性功能聚合物的研究不断深入，开发新的品种和新的合成方法也是当前研究的热点。但由于对结构和性能的关系认识不够，涉及物理化学性质的大分子水溶液体系又非常复杂，到目前为止具表面活性功能聚合物这一领域的研究进展缓慢，用于中低渗透油藏用的具表面活性功能聚合物的研究几乎没有。因此研究其结构与性能的关系，合成一定分子量范围的具有高表面活性的共聚物，具有重要的理论和应用价值。US4138381、US4463151和EP426864中分别采用烷基或烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯表面活性单体与丙烯酰胺类单体共聚，主要是利用表面活性单体的疏水基团在水中的缔合作用，从而使共聚物的粘度大幅度提高，含有表面活性单体组分的共聚物具有更好的耐盐性，但两亲性大单体组分在二元共聚物中难以向界面聚集，因此，所合成的共聚物表面活性不好。CN1178802A中，将丙烯酰胺类单体、表面活性大单体及离子型单体共聚得到三元共聚物，该共聚物粘度较高但表面活性较差。西南石油学院的孙力立等人采用均相聚合法，合成了一种新型高分子表面活性剂(PS1)，该高分子表面活性剂为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯三元共聚物，该高分子表面活性剂降低表面张力的能力不及低分子表面活性剂，其与无机盐复配，由于协同效应，会产生出优于单一表面活性剂的复配性能，使表面张力降得更低，但该高分子表面活性剂的耐温抗盐性能较差。中科院成都有机化学研究所的金勇等人以甲苯二异氰酸酯和聚醚为主要原料，合成了一类带有双键的可聚合非离子型聚氨酯高分子表面活性剂，该高分子表面活性剂在浓度为0.06mol/L时可使溶液表面张力降至37.6mN/m(25℃)，同时在很低浓度下依然能够保持良好的表面活性，另外，该可聚合非离子型聚氨酯高分子表面活性剂降低表面张力的能力随着疏水链段所占比例的增加而增加，但该可聚合非离子型聚氨酯高分子表面活性剂的聚合活性较差，同时耐温性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服目前高、中、低渗透油藏用聚合物不能兼具良好的表面活性、增稠水介质能力和耐温抗盐能力的缺点，提供一种兼具良好的表面活性、增稠水介质能力和耐温抗盐能力的具表面活性功能的聚合物，该具表面活性功能的聚合物的制备方法，由该方法制备得到的具表面活性功能的聚合物，以及所述具表面活性功能的聚合物作为聚合物驱油剂的应用。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种具表面活性功能的聚合物，该具表面活性功能的聚合物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；以所述具表面活性功能的聚合物的重量为基准，所述结构单元A的含量为50-85重量％，所述结构单元B的含量为10-40重量％，所述结构单元C的含量为1-10重量％，所述具表面活性功能的聚合物的粘均分子量为500万-2000万；其中，R1和R2各自独立地为H或C1-C4的烷基；R3为C1-C14的亚烷基；R4和R5各自独立地为H或C1-C4的烷基，且R4和R5不同时为H；式(2)和式(3)中的M各自独立地为H、Na或K；R6为H或CH3；R7为C1-C18的烷基；R8为C1-C18的烷基；n为选自3-10的整数。第二方面，本专利技术提供一种具表面活性功能的聚合物的制备方法，该方法包括：在引发剂和作为溶剂的水的存在下，使单体D、单体E和单体F进行溶液聚合反应，其中，所述单体D为具有式(4)所示结构的单体，所述单体E为具有式(5)所示结构的单体，所述单体F为具有式(6)所示结构的单体，其中，所述单体D、单体E和单体F的用量使得制备得到的聚合物中结构单元A的含量为50-85重量％，结构单元B的含量为10-40重量％，结构单元C的含量为1-10重量％，以及使得制备得到的聚合物的粘均分子量为500万-2000万；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具表面活性功能的聚合物，该具表面活性功能的聚合物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；以所述具表面活性功能的聚合物的重量为基准，所述结构单元A的含量为50‑85重量％，所述结构单元B的含量为10‑40重量％，所述结构单元C的含量为1‑10重量％，所述具表面活性功能的聚合物的粘均分子量为500万‑2000万；其中，R1和R2各自独立地为H或C1‑C4的烷基；R3为C1‑C14的亚烷基；R4和R5各自独立地为H或C1‑C4的烷基，且R4和R5不同时为H；式(2)和式(3)中的M各自独立地为H、Na或K；R6为H或CH3；R7为C1‑C18的烷基；R8为C1‑C18的烷基；n为选自3‑10的整数。

【技术特征摘要】
1.一种具表面活性功能的聚合物，该具表面活性功能的聚合物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；以所述具表面活性功能的聚合物的重量为基准，所述结构单元A的含量为50-85重量％，所述结构单元B的含量为10-40重量％，所述结构单元C的含量为1-10重量％，所述具表面活性功能的聚合物的粘均分子量为500万-2000万；其中，R1和R2各自独立地为H或C1-C4的烷基；R3为C1-C14的亚烷基；R4和R5各自独立地为H或C1-C4的烷基，且R4和R5不同时为H；式(2)和式(3)中的M各自独立地为H、Na或K；R6为H或CH3；R7为C1-C18的烷基；R8为C1-C18的烷基；n为选自3-10的整数。2.根据权利要求1所述的聚合物，其中，以所述聚合物的重量为基准，所述结构单元A的含量为50-75重量％，所述结构单元B的含量为20-45重量％，所述结构单元C的含量为1-5重量％，所述聚合物的粘均分子量为500万-1600万。3.根据权利要求1所述的聚合物，其中，所述结构单元A为具有式(7)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(8)所示结构的结构单元，以及所述结构单元C为具有式(9)所示结构的结构单元、具有式(10)所示结构的结构单元和具有式(11)所示结构的结构单元中的至少一种，4.一种具表面活性功能的聚合物的制备方法，该方法包括：在引发剂和作为溶剂的水的存在下，使单体D、单体E和单体F进行溶液聚合反应，其中，所述单体D为具有式(4)所示结构的单体，所述单体E为具有式(5)所示结构的单体，所述单体F为具有式(6)所示结构的单体，其中，所述单体D、单体E和单体F的用量使得制备得到的聚合物中结构单元A的含
\t量为50-85重量％，结构单元B的含量为10-40重量％，结构单元C的含量为1-10重量％，以及使得制备得到的聚合物的粘均分子量为500万-2000万；所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓春，赵方园，于芳，杨捷，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11