一种基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物其制备方法和应用，所述CO2响应增粘聚合物由丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、长链烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯三种单体通过低温复合引发工艺聚合反应得到。丙烯酰胺为亲水单体，保证聚合物具有较好的水溶性；长链烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯为疏水单体，其中所带的疏水长链烷基基团在分子间缔合产生结合位点，形成了物理交联网络；甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为叔胺单体，提供CO2响应性，当通入CO2后叔胺基团质子化转变为季铵盐阳离子，静电排斥作用会使分子链舒展，将疏水基团缔合产生的交联网络撑开，体系粘度大幅度上升。本发明专利技术聚合物在较低的使用浓度下，依然具有较好的响应增粘效果。然具有较好的响应增粘效果。然具有较好的响应增粘效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于CO2响应聚合物领域，具体涉是一种基于叔胺基团的CO2响应 增粘聚合物。

技术介绍

[0002]我国的油气资源较为丰富，但绝大多数高渗透大型油藏的开采已进入中后期， 即高含水的开采阶段，采收率会明显下降。而我国中低渗油藏具有含油多，类型 丰富的特点，且占全国储量的2/3以上。可见，中低渗油藏具有较大开发潜力以 及市场需求。在中低渗层油藏的开采中，对高渗层的封堵至关重要。所谓的封堵 即将含调堵剂的低粘度溶液注入高渗层，再利用通入CO2等刺激手段，提高溶 液粘度，防止驱油打入的水直接通过高渗层，迫使其对中低渗油藏进行开采。但 是，用于封堵的CO2响应性调堵剂一直存在使用浓度较高、使用成本过大的问 题，一定程度上限制了CO2响应性调堵剂进一步的发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于叔胺基团的CO2响 应增粘聚合物其制备方法和应用，获得一种CO2响应增粘调堵剂，实现在较低 使用浓度下依然具有较好的响应增粘效果，从而解决油藏开采中高渗层的封堵用 增粘体系应用成本过高的问题。
[0004]本专利技术提供的基于叔胺基团的CO2刺激响应增粘聚合物，由亲水单体、叔 胺单体、疏水单体三类单体通过低温复合引发工艺聚合反应得到。亲水单体为丙 烯酰胺，保证聚合物具有较好的水溶性；疏水单体为长链烷基聚氧乙烯醚甲基丙 烯酸酯，其中所带的疏水长链烷基基团在分子间缔合产生结合位点，形成了物理 交联网络；叔胺单体包括甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、丙烯酸二甲氨 基乙酯(DMAEA)、二甲氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)、二甲氨基丙基甲基丙 烯酰胺，提供CO2响应性。当通入CO2后叔胺基团质子化转变为季铵盐阳离子， 静电排斥作用会使分子链舒展，将疏水基团缔合产生的交联网络撑开，体系粘度 大幅度上升。叔胺单体的结构式如下：
[0005][0006]本专利技术提供一种基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物，其具有如下结构通 式：
[0007][0008]其中，R为碳原子数为8～24的烷基，x:y＝1:(1.5～9)，z为(x+y)的0.3％～0.9％。
[0009]本专利技术提供一种基于叔胺基团的CO2响应增粘调堵剂，其中包含基于叔胺 基团的CO2响应增粘聚合物，其具有如下结构通式(叔胺单体以甲基丙烯酸二 甲氨基乙酯为例)：
[0010][0011]其中，R为碳原子数为8～24的烷基，x:y＝1:(1.5～9)，z为(x+y)的0.3％～0.9％。
[0012]本专利技术提供的基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物的制备方法，包括以下 步骤：
[0013]将丙烯酰胺、叔胺单体、长链烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯三种单体在加入 助溶剂条件下与去离子水混合，搅拌至完全溶解；然后向所的溶液中加入破碎的 冰块，搅拌溶解，当冰块剩余少许浮块时倒入保温瓶中，加入醇类链转移剂、偶 氮类引发剂溶液，通氮气除氧，再加入促引发剂溶液、氧化还原引发剂溶液，再 次通氮气除氧后，密封反应10～24h，得到粘度较高的聚合物体系；
[0014]其中，丙烯酰胺、叔胺单体的摩尔比为1：(1.5～9)，长链烷基聚氧乙烯醚甲 基丙烯酸酯的物质的量为丙烯酰胺与叔胺单体物质的量总和的0.3％～0.9％。
[0015]反应过程如下(叔胺单体以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为例)：
[0016][0017]上述方法中，进一步地，疏水单体长链烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯中，长 链烷基R范围为碳原子数为8～24的烷基，聚氧乙烯醚聚合度范围为15～30。
[0018]以三种单体总质量1g为基准：
[0019]上述方法中，进一步地，所述助溶剂为尿素，用量为0.03～0.08g。
[0020]上述方法中，进一步地，所述醇类链转移剂为异丙醇，用量为1～4μL。
[0021]上述方法中，进一步地，所述偶氮类引发剂为VA
‑
044溶液，溶液浓度为0.5 wt％，用量为5～14μL。
[0022]上述方法中，进一步地，所述促引发剂为TMEDA，用量为1～4μL。
[0023]上述方法中，进一步地，所述氧化还原引发剂为亚硫酸氢钠溶液与过硫酸钾 溶液溶液。优选地，选用浓度为2.0wt％的亚硫酸氢钠溶液，用量为5～14μL， 和浓度为1.0wt％的过硫酸钾溶液溶液，用量为5～14μL。
[0024]上述方法中，进一步地，所述冰块为去离子水冷冻得到。
[0025]上述方法中，进一步地，通氮气时间为15～60min。
[0026]本专利技术还提供上述方法制备得到的基于叔胺基团的CO2刺激响应增粘聚合 物。
[0027]本专利技术还提供所述基于叔胺基团的CO2刺激响应增粘聚合物在油藏开采中 对高渗层的封堵中的应用。
[0028]上述应用，进一步地，将所述聚合物配制成质量浓度为0.4％～2.0％的水溶液 作为调堵剂。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]1.本专利技术所述聚合物具有CO2响应增粘性，作为调堵剂在通入CO2前溶液为 低粘度，流动性好；通入CO2之后溶液粘度快速增粘，流动性差；并且在浓度 较低的情况下也具有很好的增粘效果，显著降低使用成本。
[0031]2.制备过程较为简单，聚合反应无需加热，制备成本较低；调堵剂制备完成 后，后处理较为简单，后处理成本低，绿色无污染。
附图说明
[0032]图1为实施例1制备的疏水单体叔胺聚合物溶液(1.0wt％)粘度变化图；
[0033]图2为实施例1制备的疏水单体叔胺聚合物溶液(0.1wt％)CO2‑
N2循环通 入的电导率变化；
[0034]图3为非离子型疏水单体对叔胺聚合物增粘的影响(25℃，溶液浓度1.0wt％)；
[0035]图4为模拟驱油条件下(45℃；矿化度4500mg/L)不同浓度的非离子型疏 水单体叔胺聚合物溶液通入通CO2前后的粘度变化。
[0036]图5为两种叔胺聚合物溶液(1.0wt％)的通CO2前后粘度变化(25℃) (Polymer
‑
1为离子型疏水单体叔胺聚合物，Polymer
‑
2为非离子型疏水单体叔胺 聚合物)。
具体实施方式
[0037]下面通过具体实施方式对本专利技术所述基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物 其制备方法和应用，作进一步说明。
[0038]实施例1
[0039]本实施例中，叔胺单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，疏水单体为十八烷基聚 氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(聚合度为20)，AM：DMAEMA：十八烷基聚氧乙烯醚 甲基丙烯酸酯单体摩尔比为3:7:0.057。
[0040]将AM、DMAEMA、十八烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯三种单体投入烧杯 中，加入尿素(2.5g，助溶剂)和去离子水(100g)，搅拌溶解。单体完全溶解 后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物，其特征在于，具有以下结构通式中的任一种：其中，R为碳原子数为8～24的烷基，x:y＝1:(1.5～9)，z为(x+y)的0.3％～0.9％。2.一种基于叔胺基团的CO2响应增粘调堵剂，其特征在于，包含基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物，所述基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物为以下结构通式中的任一种，
其中，R为碳原子数为8～24的烷基，x:y＝1:(1.5～9)，z为(x+y)的0.3％～0.9％。3.基于叔胺基团的CO2响应增粘聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丙烯酰胺、叔胺单体、长链烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯三种单体在加入助溶剂条件下与去离子水混合，搅拌至完全溶解；然后向所的溶液中加入破碎的冰块，搅拌溶解，当冰块剩余少许浮块时倒入保温瓶中，加入醇类链转移剂、偶氮类引发剂溶液，通氮气除氧，再加入促引发剂溶液、氧化还原引发剂溶液，再次通氮气除氧后，密封反应10～24h，得到粘度较高的聚合物体系；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鑫，黄小凌，冯玉军，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：