一种含环状结构的耐温抗盐聚合物及其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种含环状结构的耐温抗盐聚合物及其制备方法及应用。所述聚合物如下式(III)所示。本发明专利技术采用含有分子环状结构，如苯环及杂环作为位阻基团的功能性单体，以提高聚合物分子链抗盐离子压缩作用，不易卷曲，分子链更为伸展，流体力学体积更大，具有更好的抗盐增粘效果，同时保证适当的分子量(100万

【技术实现步骤摘要】
一种含环状结构的耐温抗盐聚合物及其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及石油开采领域，具体的说，本专利技术涉及石油开采过程中的三次采油聚合物驱领域，更具体的说，本专利技术涉及一种含环状结构的耐温抗盐聚合物及其制备方法及应用，特别是涉及低渗透率、污水配注工艺及高温高矿化度油藏条件下采油用的聚合物。

技术介绍

[0002]三次采油技术中聚合物驱是目前应用最为广泛的技术手段。聚合物驱主要通过高分子水溶性聚合物增加水相粘度，从而改善油水流度比、增加优势水流通道流动阻力、降低优势通道渗透率、提高注入压力从而扩大注入液体波及体积，驱动水驱无法进入的油层中的原油，提高原油采收率，其平均提高采收率的幅度可达10％以上。因此采油用聚合物研究的关键点之一在于各类油层条件下聚合物稳定的增粘性能。目前聚合物驱普遍使用的增粘剂是高分子量部分水解聚丙烯酰胺，但由于聚丙烯酰胺对高矿化度和高温比较敏感，在高盐高温条件下聚丙烯酰胺粘度下降非常剧烈，因此为了获得较好的驱油效果普遍需要采用清水配注或增加聚合物的浓度和用量。
[0003]常用的聚丙烯酰胺通常为含有一定羧酸基团的部分水解聚丙烯酰胺HPAM，结构如式(Ⅰ)所示，b+c就是聚丙烯酰胺的聚合度，即以一个丙烯酰胺单体分子为一个链节，链节相连的重复个数，链节重复数越高，单个高分子链越长，表现为分子量越大，b表示为高分子链上丙烯酰胺单体的聚合数量，c表示高分子链上阴离子羧基基团的数量，表现为聚合物的水解度。b+c通常为1万
‑
40万范围。c通常为b+c之和的10
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40％，其制备过程见式(Ⅱ)，当量b的丙烯酰胺单体加水配制成合适浓度的水溶液，17
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30％，然后加入当量c的丙烯酸单体，加碱中和到中性，在0
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30℃下，通入氮气除氧后加入各种引发助剂和引发剂聚合，得到部分水解聚丙烯酰胺胶块，聚丙烯酰胺胶块用造粒机切割造粒，干燥，研磨筛分后得到部分水解聚丙烯酰胺产物。
[0004][0005]现有常规聚丙烯酰胺在高盐油藏应用中抗盐性能差，需要大幅加大用量(50％、甚至1倍、几倍)才能满足聚合物溶液高粘度的要求，而聚合物用量的成本是整个聚合物驱成
本的主要决定因素之一，直接影响聚合物驱的经济可行性和经济效益，也直接制约了聚合物驱的推广应用。
[0006]另外，现有常规聚丙烯酰胺经油田高矿化度采出水配制出的溶液粘度比经清水配制的溶液粘度会出现大幅度下降的问题。该问题直接关系到油田采油作业中的采出污水的循环利用，采出污水带来的环保问题也直接影响聚合物驱的经济效益及可行性。
[0007]其中，聚合物起的主要作用是增加注入水溶液的粘度，降低油水流度比，减少水在油藏中由于非均质性导致的“指进”串流现象，聚合物的主要成分为聚丙烯酰胺，普通驱油用高分子量聚丙烯酰胺由于盐敏效应，在较高的盐浓度条件下，受盐离子的压缩作用分子链发生卷曲，流体力学体积大幅度减小，宏观表现为表观粘度大幅度变低，难以达到驱油聚丙烯酰胺使用的粘度要求。而且，酸、碱、高钙镁浓度或温度超过80℃的条件下会发生加速的水解反应，导致聚丙烯酰胺降解，甚至产生沉淀，粘度几乎为零丧失驱油能力。因此在高温高盐条件下具有良好稳定增粘性的聚合物成为近年来国内外关注的热点研究方向。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的在于提供一种含环状结构的耐温抗盐聚合物；本专利技术主要采用含有分子环状结构，如苯环(R取代对苯乙烯磺酸钠)及杂环(N
‑
丙烯酰吗啉)作为位阻基团的功能性单体，以提高聚合物分子链抗盐离子压缩作用，不易卷曲，分子链更为伸展，流体力学体积更大，具有更好的抗盐增粘效果，同时保证适当的分子量，保证在低渗透率油层的良好注入性。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供所述含环状结构的耐温抗盐聚合物的制备方法；
[0010]本专利技术的再一目的在于提供所述含环状结构的耐温抗盐聚合物的应用。
[0011]为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种如式(III)所示的含环状结构的耐温抗盐聚合物：
[0012][0013]其中，a为100
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1万，b为1万
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25万，c为1万
‑
8万，d为100
‑
1万；R选自H、甲基或乙基。
[0014]本专利技术通过加入带有环状结构的功能性单体，使得聚合物在盐水中受盐离子压缩时增强聚合物分子链的抗卷曲性能，即增加聚合物分子链的刚性，在相近分子链的条件下，比聚丙烯酰胺获得更高的盐水中的粘度。
[0015]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述聚合物粘均分子量为100万
‑
500万。
[0016]由于丙烯酰胺与环状结构单体竞聚率具有较大差异，通过加入带有环状结构的单体后共聚物的分子量有较大幅度的下降，低分子量的聚合物对于低渗透的油藏具有更好的适应性及注入性能，提高了在低渗透油藏进行聚合物驱的技术可行性。
[0017]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、R取代对苯乙烯磺酸钠和丙烯酰吗啉为单体(反应单体)进行聚合反应得到；其中，R取代对苯乙烯磺酸钠为2
‑
R
‑
对苯乙烯磺酸钠，R选自H、甲基或乙基。
[0018]对苯乙烯磺酸钠如式(a)所示，丙烯酰吗啉如式(d)所示：
[0019][0020]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，以所制备得到的聚合物总质量为100份计，所述聚合物由16
‑
20份丙烯酰胺、2
‑
5份丙烯酸、0.2
‑
2.6份R取代对苯乙烯磺酸钠和0.5
‑
2.0份丙烯酰吗啉为单体进行聚合反应得到。
[0021]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，制备聚合物的各单体组成比例：丙烯酸占总单体质量的5
‑
25％，R取代对苯乙烯磺酸钠占总单体质量的0.07
‑
0.7％，丙烯酰吗啉总单体质量的0.2
‑
1.0％，其余的组成为丙烯酰胺。
[0022]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、R取代对苯乙烯磺酸钠和丙烯酰吗啉为单体，并以3
‑
氨基丙腈为催化剂、以过硫酸铵为氧化剂、以亚硫酸氢钠为还原剂、以偶氮二异庚腈为引发剂进行聚合反应得到。
[0023]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，以所制备得到的聚合物总质量为100份计，所述聚合物由15
‑
25份丙烯酰胺、2
‑
5份丙烯酸、0.2
‑
2.0份R取代对苯乙烯磺酸钠和0.5
‑
2.0份丙烯酰吗啉为单体，并以0.01
‑
0.08份3
‑
氨基丙腈为催化剂、以0.0001
‑
0.0008份过硫酸铵为氧化剂、以0.0002
‑
0.002份亚硫酸氢钠为还原剂、以0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种如式(III)所示的含环状结构的耐温抗盐聚合物：其中，a为100
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1万，b为1万
‑
25万，c为1万
‑
8万，d为100
‑
1万；R选自H、甲基或乙基。2.根据权利要求1所述的聚合物，其中，所述聚合物粘均分子量为100万
‑
500万。3.根据权利要求1或2所述的聚合物，其中，所述聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、R取代对苯乙烯磺酸钠和丙烯酰吗啉为单体进行聚合反应得到；其中，R取代对苯乙烯磺酸钠为2
‑
R
‑
对苯乙烯磺酸钠，R选自H、甲基或乙基。4.根据权利要求3所述的聚合物，其中，以所制备得到的聚合物总质量为100份计，所述聚合物由15
‑
25份丙烯酰胺、2
‑
8份丙烯酸、0.2
‑
2.0份R取代对苯乙烯磺酸钠和0.5
‑
2.0份丙烯酰吗啉为单体，其余组分为水，进行聚合反应得到。5.根据权利要求3或4所述的聚合物，其中，所述聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、R取代对苯乙烯磺酸钠和丙烯酰吗啉为单体，并以3
‑
氨基丙腈为催化剂、以过硫酸铵为氧化剂、以亚硫酸氢钠为还原剂、以偶氮二异庚腈为引发剂进行聚合反应得到。6.根据权利要求5所述的聚合物，其中，以所制备得到的聚合物总质量为100份计，所述聚合物由15
‑
25份丙烯酰胺、2
‑
8份丙烯酸、0.2
‑
2.6份R取代对苯乙烯磺酸钠和0.5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱卓岩，王凤，王源源，刘存辉，张付生，刘国良，李雪凝，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：