CN111892682B - 一种小分子抗盐聚合物及其制备方法 - Google Patents

一种小分子抗盐聚合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小分子抗盐聚合物及其制备方法，该小分子抗盐聚合物的制备方法为：将丙烯酸钠、丙烯腈、AMPS和乙烯基环四硅氧烷四种功能单体与丙烯酰胺进行五元共聚，采用偶氮类复合引发体系反应，制备出一种小分子抗盐聚合物。本发明的小分子抗盐聚合物通过引入丙烯腈提高聚丙烯酰胺的热稳定性，引入AMPS和丙烯酸钠提高粘度和水溶性，引入硅氧环状单体，利用强大的空间位阻效应既可提高聚合物的抗盐性，又可降低分子量，这四种功能基团引入聚合物主链后，形成多支链结构，降低了分子链的长度，从而降低分子量，具有提高采收率的作用，驱油效率可达25%以上。

Description

一种小分子抗盐聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及三次采油技术领域，具体来说，涉及一种小分子抗盐聚合物及其制备方法。
背景技术
随着聚合物驱油技术的迅速发展，研究出的各类功能性聚合物种类繁多，在石油行业作为驱油剂得到广泛应用。但为了提高聚合物粘度和体系稳定性，研究较多的是超高分子量聚丙烯酰胺、耐温抗盐聚丙烯酰胺和疏水缔合聚合物。中国专利CN103539947A公开了一种接枝改性超高分子量聚丙烯酰胺及其制备方法，该接枝化合物的粘均分子量≥2900万，解决了现有技术中超高分子量聚丙烯酰胺的耐温性、耐盐性和耐老化性以及驱油效率差的问题。但目前对低渗高盐油藏所适用的低分子量聚合物研究较少。由于低渗油藏渗透率一般为30-150mD，高分子量聚合物很难满足其高效注入的要求。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种小分子抗盐聚合物及其制备方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种小分子抗盐聚合物，其结构式为：
Figure BDA0002595341890000011
其中乙烯基环四硅氧烷(C12H24O4Si4)的结构式为：
Figure BDA0002595341890000021
所述小分子抗盐聚合物的结构式中：n为180-200，m为30-50，x为20-40，y为40-50，Z为10-20。
根据本发明的另一方面，提供了一种小分子抗盐聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计，向容器中加入700-730份水、200-220份丙烯酰胺(AM)、25-35份丙烯酸钠，搅拌溶解后加入35-45份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，搅拌溶解后调节pH值至7.0，加入2-3份乙烯基环四硅氧烷和3-5份丙烯腈(AN)，搅拌均匀后降温至5-6℃，加入3-5份尿素，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)中所述容器内的混合溶液全部移入杜瓦瓶中，用氮气除氧后，加入EDTA，再次除氧后加入链转移剂，继续除氧后加入过硫酸铵，间隔2min后加入亚硫酸氢钠，间隔2min后加入偶氮二异丁腈，再间隔1min后加入偶氮二异丁脒盐酸盐，继续通氮气至溶液变粘稠后封口；
(3)待溶液温度升至最高值并自然降温4h以上后，从所述杜瓦瓶中取出胶体，剪碎并滴入分散剂，搅拌均匀后干燥，再粉碎过筛后即得成品。
进一步地，步骤(1)中采用氢氧化钠调节pH值。
进一步地，步骤(2)中EDTA的加入量为0.1-0.2份，链转移剂的加入量为0.08-0.1份，偶氮二异丁腈的加入量为0.2-0.4份，偶氮二异丁脒盐酸盐的加入量为0.03-0.05份。
进一步地，步骤(2)中每次除氧的时间为10-20min。
进一步地，所述氮气为99.999％以上的高纯氮气。
进一步地，步骤(3)中干燥的时间为1.5-2h。
进一步地，步骤(3)中干燥的温度为65℃。
本发明的有益效果：
(1)本发明的小分子抗盐聚合物因引入AN和硅氧环状大位阻基团，在保证抗盐性的前提下大幅降低了分子量，可解决砾岩强非均质性低渗油藏在注入聚合物过程中存在的注入性差、抗盐增黏性不够的问题。
(2)本发明的小分子抗盐聚合物在砾岩低渗高盐油藏中提高采收率效果明显，驱油效率可达25％以上。
(3)本发明的小分子抗盐聚合物提高了砾岩低渗油藏的注入性，可降低聚合物用量，节省注聚成本。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种小分子抗盐聚合物由以下制备方法制得：
向1000mL广口瓶中加入720g纯水，加入精制单体AM 200g，丙烯酸钠30g，搅拌溶解后加入AMPS 40g，继续搅拌溶解后用氢氧化钠调pH值至7.0，再加入乙烯基环四硅氧烷3g和丙烯腈3g，搅拌均匀后降温至5℃，加入尿素3g。将上述溶液全部移入杜瓦瓶中，用99.999％以上的高纯氮除氧10min，加入EDTA0.1g，除氧20min后加入链转移剂0.1g，继续除氧10min后加入引发剂过硫酸铵(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)2.0mL，2min后加入还原剂亚硫酸氢钠(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)1.0mL，2min后加入偶氮二异丁腈0.3g，1min后加入偶氮二异丁脒盐酸盐0.04g，继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温4h以上后，从杜瓦瓶中取出胶体，剪碎滴入分散剂搅拌均匀后放入烘箱，并于65℃条件下干燥1.5h，取出粉碎过筛后即得成品。
实施例2
一种小分子抗盐聚合物由以下制备方法制得：
向1000mL广口瓶中加入708g纯水，加入精制单体AM 210g，丙烯酸钠25g，搅拌溶解后加入AMPS 45g，继续搅拌溶解后用氢氧化钠调pH值至7.0，再加入乙烯基环四硅氧烷2g和丙烯腈5g，搅拌均匀后降温至5℃，加入尿素4g。将上述溶液全部移入杜瓦瓶中，用99.999％以上的高纯氮除氧10min，加入EDTA0.2g，除氧20min后加入链转移剂0.08g，继续除氧10min后加入引发剂过硫酸铵(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)1.8mL，2min后加入还原剂亚硫酸氢钠(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)0.9mL，2min后加入偶氮二异丁腈0.4g，1min后加入偶氮二异丁脒盐酸盐0.03g，继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温4h以上后，从杜瓦瓶中取出胶体，剪碎滴入分散剂搅拌均匀后放入烘箱，并于65℃条件下干燥2h，取出粉碎过筛后即得成品。
实施例3
一种小分子抗盐聚合物由以下制备方法制得：
向1000mL广口瓶中加入700g纯水，加入精制单体AM 220g，丙烯酸钠35g，搅拌溶解后加入AMPS 35g，继续搅拌溶解后用氢氧化钠调pH值至7.0，再加入乙烯基环四硅氧烷2.5g和丙烯腈4g，搅拌均匀后降温至5℃，加入尿素4.5g。将上述溶液全部移入杜瓦瓶中，用99.999％以上的高纯氮除氧10min，加入EDTA0.15g，除氧20min后加入链转移剂0.09g，继续除氧10min后加入引发剂过硫酸铵(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)1.9mL，2min后加入还原剂亚硫酸氢钠(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)0.9mL，2min后加入偶氮二异丁腈0.2g，1min后加入偶氮二异丁脒盐酸盐0.05g，继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温4h以上后，从杜瓦瓶中取出胶体，剪碎滴入分散剂搅拌均匀后放入烘箱，并于65℃条件下干燥2h，取出粉碎过筛后即得成品。
实施例4
一种小分子抗盐聚合物由以下制备方法制得：
向1000mL广口瓶中加入717g纯水，加入精制单体AM 205g，丙烯酸钠25g，搅拌溶解后加入AMPS 40g，继续搅拌溶解后用氢氧化钠调pH值至7.0，再加入乙烯基环四硅氧烷3g和丙烯腈5g，搅拌均匀后降温至5℃，加入尿素4g。将上述溶液全部移入杜瓦瓶中，用99.999％以上的高纯氮除氧10min，加入EDTA0.15g，除氧20min后加入链转移剂0.15g，继续除氧10min后加入引发剂过硫酸铵(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)2.0mL，2min后加入还原剂亚硫酸氢钠(浓度1wt％的过硫酸铵溶液)1.0mL，2min后加入偶氮二异丁腈0.3g，1min后加入偶氮二异丁脒盐酸盐0.04g，继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温4h以上后，从杜瓦瓶中取出胶体，剪碎滴入分散剂搅拌均匀后放入烘箱，并于65℃条件下干燥2h，取出粉碎过筛后即得成品。
实施例5
对实施例1-4制备得到的小分子抗盐聚合物成品进行性能实验评价：
分子量检测方法采用GB/T 12005.1-1989聚丙烯酰胺特性粘数测定方法，热稳定性检测方法：用矿化度20000mg/L的模拟盐水将聚合物配制成浓度1500mg/L的溶液，除氧后测定初始黏度，放于安剖瓶中密封，于80℃烘箱中放置60天后测定黏度，该黏度与初始黏度的比值为黏度保留率。残余单体评价采用岛津液相色谱仪(型号为LC-20A)。驱油效率使用物模系统评价，选用低孔隙度天然岩心，段塞设计为：2.0PV水驱+0.09PV聚合物(0.15％)+2.0PV水驱。经评价，实施例1-4制备得到的小分子抗盐聚合物成品热稳定性和驱油效果更加明显。评价结果见表1。
表1实施例1-4制备的小分子抗盐聚合物的性能评价结果
实施例 残余单体/％ 分子量/万 驱油效率/％ 60天黏度保留率/％
1 0.033 305 26.5 91.6
2 0.042 310 25.7 90.8
3 0.039 321 25.5 90.5
4 0.035 308 26.3 91.2
实施例1-4中合成反应所需的各项原料纯度均在99.5％以上，可市购。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过引入丙烯腈提高聚丙烯酰胺的热稳定性，引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸钠提高粘度和水溶性，引入硅氧环状单体，利用强大的空间位阻效应既可提高聚合物的抗盐性，又可降低分子量，这四种功能基团引入聚合物主链后，形成多支链结构，降低了分子链的长度，从而降低分子量，可解决砾岩强非均质性低渗高盐油藏在注入聚合物过程中存在的注入性差、抗盐增黏性不够和驱油效率较低的问题，具有提高采收率的作用，驱油效率可达25％以上，能够用于三次采油领域聚合物驱、聚合物/表面活性剂二元驱、三元复合驱的驱油剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份计，向容器中加入700-730份水、200-220份丙烯酰胺、25-35份丙烯酸钠，搅拌溶解后加入35-45份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，搅拌溶解后调节pH值至7.0，加入2-3份四甲基四乙烯基环四硅氧烷和3-5份丙烯腈，搅拌均匀后降温至5-6℃，加入3-5份尿素，得到混合溶液；
（2）将步骤（1）中所述容器内的混合溶液全部移入杜瓦瓶中，用氮气除氧后，加入EDTA，再次除氧后加入链转移剂，继续除氧后加入过硫酸铵，间隔2min后加入亚硫酸氢钠，间隔2min后加入偶氮二异丁腈，再间隔1min后加入偶氮二异丁脒盐酸盐，继续通氮气至溶液变粘稠后封口；
（3）待溶液温度升至最高值并自然降温4h以上后，从所述杜瓦瓶中取出胶体，剪碎并滴入分散剂，搅拌均匀后干燥，再粉碎过筛后即得成品。
2.根据权利要求1所述的小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中采用氢氧化钠调节pH值。
3.根据权利要求1所述的小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中EDTA的加入量为0.1-0.2份，链转移剂的加入量为0.08-0.1份，偶氮二异丁腈的加入量为0.2-0.4份，偶氮二异丁脒盐酸盐的加入量为0.03-0.05份。
4.根据权利要求1所述的小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中每次除氧的时间为10-20min。
5.根据权利要求1所述的小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，所述氮气为99.999%以上的高纯氮气。
6.根据权利要求1所述的小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中干燥的时间为1.5-2h。
7.根据权利要求1所述的小分子抗盐聚合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中干燥的温度为65℃。
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