CN105199043A - 一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体提供了一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法，该聚合物原料配方如下：按质量百分比计，丙烯酰胺16%～26%，疏水单体0.08%~0.1%，亲水单体2.6%~9%，过硫酸盐0.03%~0.08%，十二烷基硫酸钠3%~5%，消泡剂0.002%~0.004%，去离子水60%~81.3%。该发明的这种水溶性疏水缔合聚合物，较现有的聚丙烯酰胺，有更好的耐温、抗盐以及抗剪切性能，可以作为三次采油驱油剂使用。

Description

一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法

技术领域

本发明属于水溶性驱油用聚合物研究领域，具体涉及一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法。

背景技术

油气田开发的任务就是尽可能经济、合理地提高地下油气的采出程度，即提高石油采收率。纵观原油生产的全过程，其实就是一个不断提高采收率的过程。一次采油阶段，利用天然能量来开采原油，采收率一般只能达到15%左右。二次采油阶段通过注水向油层提供补充能量开采原油，采收率通常为30%~40%。当油田的水油比接近作业的经济极限时，则进入了三次采油阶段，三次采油通过强化采油措施，可使原油采收率再提高10%~20%，甚至更多。聚合物驱油技术是三次采油的主要技术方法，其原理是在注水中加入水溶性高分子量聚合物，借此提高水溶液的粘度，改善水∕油流度比，增大波及效率，减少波及带的含油饱和度，从而达到提高采收率的目的。

大规模用于油田三次采油的聚合物驱油剂以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主，但是HPAM产品耐温抗盐性能不好，剪切稳定性差，，难以满足高温高盐油田提高采收率的使用要求。

针对上述存在的问题，本发明公开了一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法，提高了HPAM的性能，开发出具有优良耐温抗盐抗剪切性能的、能满足高温高盐油田三次采油使用要求的疏水型聚合物驱油剂。

发明内容

本发明目的是克服现有HPAM产品耐温抗盐性能不好，剪切稳定性差，难以满足高温高盐油田提高采收率的使用要求的问题。

为此，本发明提供了一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法，所述聚合物原料配方如下：按质量百分比计，丙烯酰胺16%～26%，疏水单体0.08%~0.1%，亲水单体2.6%~9%，过硫酸盐0.03%~0.08%，十二烷基硫酸钠3%~5%，消泡剂0.002%~0.004%，去离子水60%~81.3%。

上述的疏水单体为丙烯酸正十四烷基酯或甲基丙烯酸十四酯。

上述的亲水单体为烯丙基磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠。

上述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸铵。

上述的消泡剂为硅油型消泡剂。

上述的洗涤液为丙酮或热乙醇。

上述聚合物制备方法包括以下步骤：

步骤1)：将16%～26%的丙烯酰胺单体置于广口瓶中，加入30%~41.3%去离子水溶解；

步骤2)：将0.08%~0.1%的疏水单体和3%~5%十二烷基硫酸钠，置于烧杯中，加入30%~40%去离子水溶解；

步骤3)：将步骤2)所配溶液移入步骤1)广口瓶中，同时将2.6%~9%亲水单体加入其中，得到混合溶液A，用电动搅拌机搅拌5~8分钟，静置10~15分钟；

步骤4)：向混合溶液A中通入氮气，加入0.002%~0.004%消泡剂，常温下通氮除氧15~35分钟；

步骤5)：混合溶液A通氮除氧15~35分钟后，先加入0.015%~0.04%过硫酸盐，在30℃~50℃下引发20~40分钟，再加入剩余过硫酸盐，在45℃~75℃下引发30~60分钟，停止通氮，恒温聚合6~12小时后得到胶状聚合产物；

步骤6)：上述胶状聚合产物经过洗涤液浸泡提纯、剪碎、干燥、粉碎、过筛后，得到水溶性疏水缔合聚合物。

本发明的有益效果：

（1）本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法原料易得，工艺简单。

（2）本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法通过胶束共聚合法，制备的水溶性疏水缔合聚合物，在矿化度水为标准盐水Ⅲ时，粘度随温度升高逐渐增大，表现出优异的耐温抗盐性能。

（3）本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物在高速剪切后粘度值较高，抗剪切性能好。

（4）本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法较现有的HPAM产品，有更好的耐温、抗盐及抗剪切性，可以作为三次采油驱油剂使用。

具体实施方式

本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物的结构式如下：

式中：

m₁：丙烯酰胺的聚合度；

A₁：疏水单体，为丙烯酸正十四烷基酯或甲基丙烯酸十四酯；

m₂：上述疏水单体的聚合度；

A₂：亲水单体，为烯丙基磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠；

m₃：上述亲水单体的聚合度；

以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

为了克服现有HPAM产品耐温抗盐性能不好，剪切稳定性差，，难以满足高温高盐油田提高采收率的使用要求的问题。本实施例提供了一种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法，所述聚合物原料配方如下：按质量百分比计，丙烯酰胺16%～26%，疏水单体0.08%~0.1%，亲水单体2.6%~9%，过硫酸盐0.03%~0.08%，十二烷基硫酸钠3%~5%，消泡剂0.002%~0.004%，去离子水60%~81.3%。

本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物的制备方法包括以下步骤：

步骤1)：将16%～26%的丙烯酰胺单体置于广口瓶中，加入30%~41.3%去离子水溶解；

步骤2)：将0.08%~0.1%的疏水单体和3%~5%十二烷基硫酸钠，置于烧杯中，加入30%~40%去离子水溶解；

步骤3)：将步骤2)所配溶液移入步骤1)广口瓶中，同时将2.6%~9%亲水单体加入其中，得到混合溶液A，用电动搅拌机搅拌5~8分钟，静置10~15分钟；

步骤4)：向混合溶液A中通入氮气，加入0.002%~0.004%消泡剂，常温下通氮除氧15~35分钟；

步骤5)：混合溶液A通氮除氧15~35分钟后，先加入0.015%~0.04%过硫酸盐，在30℃~50℃下引发20~40分钟，再加入剩余过硫酸盐，在45℃~75℃下引发30~60分钟，停止通氮，恒温聚合6~12小时后得到胶状聚合产物；

步骤6)：上述胶状聚合产物经过洗涤液浸泡提纯、剪碎、干燥、粉碎、过筛后，得到水溶性疏水缔合聚合物。

实施例2：

本实施例提供了一种水溶性疏水缔合聚合物，其制备方法如下：

将16g丙烯酰胺单体加入41.3g去离子水溶解，置于广口瓶中；在烧杯中先将0.08g甲基丙烯酸十四酯和3g十二烷基硫酸钠用40g去离子水溶解，然后将烧杯中的混合溶液移入广口瓶中，同时将2.6g烯丙基磺酸钠加入其中；用电动搅拌机将广口瓶中的混合溶液搅拌均匀，静置12分钟，然后向广口瓶中通入氮气，加入0.002g消泡剂，常温下通氮除氧15分钟。加入0.015g过硫酸钾，在35℃下引发20分钟，再加入0.015g过硫酸钾，在60℃下引发45分钟，停止通氮，恒温聚合10小时后得到胶状聚合产物；胶状聚合产物经过丙酮浸泡提纯、剪碎，在70℃干燥8h，用粉碎机粉碎过筛后得到粉末状水溶性疏水缔合聚合物。

本实施例的这种水溶性疏水缔合聚合物在不同温度下的表观粘度如表1所示：

表1疏水缔合聚合物在不同温度下表观粘度

温度,℃	室温	50	60	70	80	90
							表观粘度，mPa·s	426.9	6890	8669	10339	16235	31393

备注：疏水缔合聚合物浓度为0.5%，矿化度水为标准盐水Ⅲ。

依据Q/SY119-2007驱油用部分水解聚丙烯酰胺技术要求附录K剪切粘度保留率测定方法，将在90℃检测后的溶液，在JJ-3高速搅拌器上，转速设定为6000r/min，剪切1min，静止60分后检测其表观粘度，表观粘度值为18913mPa·s，静置14小时后检测其表观粘度，其表观粘度值为23369mPa·s，具有较好的抗剪切性能。

实施例3：

本实施例提供了一种水溶性疏水缔合聚合物，其制备方法如下：

将20g丙烯酰胺单体加入35g去离子水溶解，置于广口瓶中；在烧杯中先将0.09g甲基丙烯酸十四酯和4g十二烷基硫酸钠用40g去离子水溶解，然后将烧杯中的混合溶液移入广口瓶中，同时将5g烯丙基磺酸钠加入其中；用电动搅拌机搅拌5分钟，静置15分钟，然后向广口瓶中通入氮气，加入0.003g消泡剂，常温下通氮除氧30分钟。加入0.03g过硫酸铵，在30℃下引发20分钟，再加入0.03g过硫酸铵，在65℃下引发55分钟，停止通氮，恒温聚合12小时后得到胶状聚合产物；胶状聚合产物经过丙酮浸泡提纯、剪碎，在70℃干燥8h，用粉碎机粉碎过筛后得到粉末状水溶性疏水缔合聚合物。

本实施例的这种水溶性疏水缔合聚合物在不同温度下的表观粘度如表2所示：

表2疏水缔合聚合物在不同温度下表观粘度

温度,℃	室温	50	60	70	80	90
							表观粘度，mPa·s	403.5	6912	8542	12639	16233	34393

备注：疏水缔合聚合物浓度为0.5%，矿化度水为标准盐水Ⅲ。

依据Q/SY119-2007驱油用部分水解聚丙烯酰胺技术要求附录K剪切粘度保留率测定方法，将在90℃检测后的溶液，在JJ-3高速搅拌器上，转速设定为6000r/min，剪切1min，静止60分后检测其表观粘度，表观粘度值为17993mPa·s，静置14小时后检测其表观粘度，其表观粘度值为20069mPa·s，具有较好的抗剪切性能。

实施例4：

本实施例提供了一种水溶性疏水缔合聚合物，其制备方法如下：

将26g丙烯酰胺单体加入30g去离子水溶解，置于广口瓶中；在烧杯中先将0.1g甲基丙烯酸十四酯和5g十二烷基硫酸钠用30g去离子水溶解，然后将烧杯中的混合溶液移入广口瓶中，同时将9g烯丙基磺酸钠加入其中；用电动搅拌机搅拌5分钟，静置15分钟，然后向广口瓶中通入氮气，加入0.004g消泡剂，常温下通氮除氧30分钟。加入0.04g过硫酸铵，在30℃下引发20分钟，再加入0.04g过硫酸铵，在65℃下引发55分钟，停止通氮，恒温聚合12小时后得到胶状聚合产物；胶状聚合产物经过丙酮浸泡提纯、剪碎，在70℃干燥8h，用粉碎机粉碎过筛后得到粉末状水溶性疏水缔合聚合物。

本实施例的这种水溶性疏水缔合聚合物在不同温度下的表观粘度如表3所示：

表3疏水缔合聚合物在不同温度下表观粘度

温度,℃	室温	50	60	70	80	90
							表观粘度，mPa·s	403.5	6912	8542	14639	20233	37393

备注：疏水缔合聚合物浓度为0.5%，矿化度水为标准盐水Ⅲ。

依据Q/SY119-2007驱油用部分水解聚丙烯酰胺技术要求附录K剪切粘度保留率测定方法，将在90℃检测后的溶液，在JJ-3高速搅拌器上，转速设定为6000r/min，剪切1min，静止60分后检测其表观粘度，表观粘度值为18996mPa·s，静置14小时后检测其表观粘度，其表观粘度值为25369mPa·s，具有较好的抗剪切性能。

综上所述，本发明的这种水溶性疏水缔合聚合物及其制备方法原料易得，工艺简单，通过胶束共聚合法，将疏水单体A₁和亲水单体A₂与丙烯酰胺共聚合，采用单引发剂，分两歩引发的方式，制备出一种水溶性疏水缔合聚合物，该水溶性疏水缔合聚合物在矿化度水为标准盐水Ⅲ时，粘度随温度升高逐渐增大，表现出优异的耐温、抗盐性能，且高速剪切后粘度值较高，抗剪切性能好，跟现有的HPAM产品相比，有更好的耐温、抗盐及抗剪切性，可以作为三次采油驱油剂使用。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水溶性疏水缔合聚合物，其特征在于：所述聚合物原料配方如下：按质量百分比计，丙烯酰胺16%～26%，疏水单体0.08%~0.1%，亲水单体2.6%~9%，过硫酸盐0.03%~0.08%，十二烷基硫酸钠3%~5%，消泡剂0.002%~0.004%，去离子水60%~81.3%。

2.如权利要求1所述的一种水溶性疏水缔合聚合物，其特征在于：所述的疏水单体为丙烯酸正十四烷基酯或甲基丙烯酸十四酯。

3.如权利要求1所述的一种水溶性疏水缔合聚合物，其特征在于：所述的亲水单体为烯丙基磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠。

4.如权利要求1所述的一种水溶性疏水缔合聚合物，其特征在于：所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸铵。

5.如权利要求1所述的一种水溶性疏水缔合聚合物，其特征在于：所述的消泡剂为硅油型消泡剂。

6.如权利要求1所述的一种水溶性疏水缔合聚合物，其特征在于：所述的洗涤液为丙酮或热乙醇。

7.一种水溶性疏水缔合聚合物的制备方法，其特征在于：所述聚合物制备方法包括以下步骤：

步骤1)：将16%～26%的丙烯酰胺单体置于广口瓶中，加入30%~41.3%去离子水溶解；

步骤2)：将0.08%~0.1%的疏水单体和3%~5%十二烷基硫酸钠，置于烧杯中，加入30%~40%去离子水溶解；

步骤3)：将步骤2)所配溶液移入步骤1)广口瓶中，同时将2.6%~9%亲水单体加入其中，得到混合溶液A，用电动搅拌机搅拌5~8分钟，静置10~15分钟；

步骤4)：向混合溶液A中通入氮气，加入0.002%~0.004%消泡剂，常温下通氮除氧15~35分钟；

步骤5)：混合溶液A通氮除氧15~35分钟后，先加入0.015%~0.04%过硫酸盐，在30℃~50℃下引发20~40分钟，再加入剩余过硫酸盐，在45℃~75℃下引发30~60分钟，停止通氮，恒温聚合6~12小时后得到胶状聚合产物；

步骤6)：上述胶状聚合产物经过洗涤液浸泡提纯、剪碎、干燥、粉碎、过筛后，得到水溶性疏水缔合聚合物。