CN115368505B - 一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法 - Google Patents

一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法，所述聚合物驱油剂是由丙烯酰胺AM、3‑烯丙基胺基‑2‑羟基丙烷磺酸钠AHPS、甲基丙烯酸环辛酯CHMA三种单体共聚而成。制备方法：在反应器中先加入适量的蒸馏水，依次加入丙烯酰胺、3‑烯丙基胺基‑2‑羟基丙烷磺酸钠，然后加入适量十二烷基磺酸钠完全溶解后，再加入甲基丙烯酸环辛酯，乳化完全后，通N2除氧后，加入引发剂，在一定温度下，反应制得AM/AHPS/CHMA三元聚合物即为所述聚合物驱油剂。本发明制备的所述聚合物驱油剂具有较好的水溶性，在矿化度>20000mg/L的盐水中表现出良好的抗温抗盐性，模拟驱油实验表现出良好的驱油效果，能提高原油采收率在10％以上。

Description

一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油开采助剂，特别涉及一种含有环状结构疏水基的疏水缔合聚合物驱油剂，具体是一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂。本发明还涉及所述抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法。
背景技术
石油是现代工业的血液，对于当今社会经济的高速发展起着重要的作用。对于我国来说石油需求量不断增加和国内石油的储量不断的减少之间矛盾日益突出。然而国内油藏结构复杂通过油田通过注水开发后，含水率快速上升，现在大部分油田含水率超过90％，但地下仍有大约60％的原油未能开采出来，制约着国民经济的发展。为了提高原油采收率，我国目前应用较广的是三次采油(Enhanced Oil Recovery，EOR)，其中最重要的也是技术比较成熟的方法之一就是聚合物驱油，对老油田的稳产起到重要的作用。对于国内Ⅰ油藏采用普通的部分水解聚丙烯酰胺能够达到较好的驱油效果，但对于Ⅱ类、Ⅲ类油藏，现有的部分水解聚丙烯酰胺很能满足要求，主要的问题是，在高剪切作用、高矿化度离子浓度>20000mg/L、高价矿物离子(Ca2+，Mg2+等)、高温等条件下HPAM易水解、降解、链卷曲等，导致溶液性能骤变而达不到工程施工的要求。为此，迫切需要研制耐温耐盐抗剪切聚合物来满足需求，其中最常用的方法就是对丙烯酰胺共聚物进行改性，使其获得忍受苛刻条件的能力，其中疏水缔合聚合就是其中的一类改性产品。
从20世纪80年代开始，国外开始研究疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)并作为采油助剂在油田使用，并研究其抗温抗盐性能。(McCormick C L，Nonaka T，Johnson C B.Water-soluble copolymers synthesis and aqueous solution behavior of associativeacrylamide/N-alkylacrylamide copolymers[J].Polymer，1988，29：731-739)结果显示这些共聚物都表现出了比较明显的增黏和抗盐性能。国内1997年四川大学的黄荣华教授等人合成的丙烯酰胺-丙烯酸正辛酯疏水缔合水溶性聚合物(周晖，黄荣华.疏水缔合水溶性丙烯酰胺-丙烯酸正辛酯共聚物的溶液性能[J].油田化学，1997，14(3)：52-256.)，但所得到的水溶性聚合物的黏度很低，临界缔合浓度很高。1999年，西南石油学院罗平亚院士从油气开采工程的实际需要出发，结合高分子科学和胶体化学的基本原理，设计出一种用于原油开采用的疏水缔合水溶性聚合物(郑焰.油气开采用缔合聚合物合成与溶液性能研究[D].西南石油学院博士论文，1999.6)。目前，丙烯酰胺基疏水缔合聚合物作为新一代驱油剂，因其良好的增黏和抗剪切性已在海上油田高效开发中取得成功应用(周守为等.用于海上油田化学驱的聚合物研究[J].中国海上油气(工程)，2007，19(1)：25-29)。
相关专利文献：CN 103059217A公开的一种耐温抗盐疏水缔合聚合物及制备方法。其制备方案：质量以克为单位，单体质量百分比为，丙烯酰胺AM 57.0～59.8％，丙烯酸钠NaAA 39.3～40.0％，N-烯丙基苯乙酰胺NAPA 0.1～0.2％，N，N-二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化铵AHAC 0.1～3.5％；其制法是在反应器中加入NAPA、AHAC和乳化剂，加水乳化完全；再加入NaAA和AM，pH调为7，再加引发剂，反应后经洗涤、粉碎、烘干，得聚合物产品。CN102391417A公开的一种水溶性疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法。其技术方案是：所用单体及单体质量百分比为，丙烯酰胺AM 53.5～59.9％；丙烯酸钠NaAA40～45％；N-烯丙基油酰胺NAO0.1～1.5％；其制法是，在反应器中先加入NAO，再加入OP-10和水，乳化完全后加入AM、AA和NaOH，配成单体总质量百分浓度10～25％溶液，调节pH为7.5～11，通N2 20min；然后加入引发剂，继续通N2 20min，在30～70℃反应4～12h；无水乙醇洗涤、粉碎、烘干，制得AM/NaAA/NAO三元聚合物。CN 102391418A公开一种用于油藏驱油提高原油采收率的水溶性疏水缔合聚合物驱油剂及其合成方法。它具有水溶性、使溶液黏度增加，表现良好的耐温耐盐性及抗剪切性。其技术方案：该驱油剂由丙烯酰胺、丙烯酸钠、N、N-二烯丙基油酰亚胺构成的三元聚合物；所用单体的质量百分数为：AM 53.5～59.9，NaAA 40～45，DNDA 0.1～1.5。其合成方法：在烧瓶中加入制得的DNDA，再加入OP-10乳化剂和水，搅拌乳化后加入AM、丙烯酸和NaOH，配成10～25％溶液，调节pH为7.5～11，通N2 20min，然后加入引发剂再通N210～20min，在30～70℃反应4～12h；最后洗涤、粉碎、烘干，制得AM/NaAA/DNDA聚合物。CN110229272 A公开了一种用于油田压裂及提高采收率的疏水缔合聚合物及其制备方法。其技术方案：(1)长碳链甲基丙烯酸酯与二甲胺水溶液按摩尔比1:1～3在20～60℃反应12h，旋转蒸发除掉过量的二甲胺水溶液，得到长链的叔胺；将得到的叔胺与烯丙基氯按摩尔比2～3:1加入到丙酮中，20～60℃反应12h，重结晶得到疏水单体；(2)以丙烯酰胺、疏水单体配置20～30％的溶液，通氮气30分钟，升温至40～60℃，加入引发剂，反应4～8h，分离、提纯、干燥之后得到疏水缔合聚合物。
以上技术所合成的疏水缔合聚合物具有一定的抗温抗盐性能，在矿化度20000mg/L以下具有较好的增黏能力，但矿化度超过20000mg/L时其抗盐性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，它的性能良好，在高温高矿化度下具有较好的增黏能力，并且具有良好的抗剪切能力，能够达到较高的采收率，并能达到市场上使用范围较广的聚合物驱油剂的技术要求，从而确保高温高矿化度Ⅱ类、Ⅲ类油田石油开采的顺利进行，以解决已有的疏水缔合聚合物水溶性差、在矿化度较高(矿化度>20000mg/L)的盐水中抗温抗盐性差、原油采收率低的问题。
为此，本发明的另一个目的在于提供一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，其技术方案在于它是由丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS、甲基丙烯酸环辛酯CHMA三种单体共聚而成，其结构式如下：
Figure BDA0003877024170000041
结构式中x、y、z为结构单元质量百分数范围：x＝70％～90％，y＝10％～30％，z＝0.5％～3％。
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂中，各单体的质量份数如下(即所述驱油剂是由下述质量份数的单体制成的)：丙烯酰胺AM 70～90份，3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS(抗盐单体)10～30份，甲基丙烯酸环辛酯CHMA(疏水单体)0.5～3份。
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法包括以下工艺步骤：在反应器中加入300～550份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 70～90份、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 10～30份和2～6份十二烷基磺酸钠，完全溶解后再加入甲基丙烯酸环辛酯CHMA 0.5～3份，乳化完全后，使反应单体的总浓度控制在15％～30％左右，通N2 30min；然后加入0.05～0.2份引发剂，继续通N2，在氮气保护及40～60℃条件下反应3～8h；反应结束后将得到的产物采用无水乙醇和丙酮洗涤，之后将产物粉碎、烘干，制得AM/AHPS/CHMA三元共聚物，该三元共聚物即为抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂；
上述的引发剂为氧化还原体系，氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的摩尔比为1:1～1.5。
上述3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入30～50mL的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入30～50mL的烯丙基胺，然后在搅拌下缓慢加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐70～140g，升高温度至40～50℃，恒温反应8～10小时后，采用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的烯丙基胺，即得到3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS单体。上述甲基丙烯酸环辛酯CHMA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管、分水器和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入40～60mL的环己醇，然后加入阻聚剂对苯二酚0.8～1.2g和沸程60～90℃的携水剂石油醚25～35mL，在搅拌条件下加热升温，待试剂(即阻聚剂对苯二酚)全部溶解后，加入催化剂对甲苯磺酸2～5mL并滴加甲基丙烯酸45～60mL，继续加热搅拌至回流，进行酯化反应，直到分水器中的水接近理论值时，结束反应；将所得的产物冷却至室温，进行碱洗、水洗至酯层为中性，再用无水硫酸镁或无水氯化钙干燥，得到的最终产物即为疏水单体甲基丙烯酸环辛酯CHMA。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，在反应器中加入蒸馏水，依次加入丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS后，在加入十二烷基磺酸钠之前，先将得到的溶液采用质量分数为20％的NaOH水溶液调节pH值至中性，然后再加入十二烷基磺酸钠。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是本发明的实施例1。
本发明所述聚合物驱油剂是由丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS、甲基丙烯酸环辛酯CHMA三种单体共聚而成。制备方法：在反应器中先加入适量的蒸馏水，依次加入丙烯酰胺、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠，然后加入适量十二烷基磺酸钠完全溶解后，再加入甲基丙烯酸环辛酯，乳化完全后，通N2除氧后，加入引发剂，在一定温度下，反应制得AM/AHPS/CHMA三元聚合物即为所述聚合物驱油剂。本发明在聚合物链中引入含疏水链环状结构提高聚合物的增黏能力和抗盐能力，通过引入环状结构来增加分子链刚性，进而提高聚合物的热稳定性和抗剪切能力。分子链中引入磺酸基团来提高聚合物的水溶性和抗盐性，满足现场矿化度大于20000mg/L注入水的实际施工需要。本发明所制备的聚合物驱油剂具有良好的水溶性，在矿化度>20000mg/L的盐水中表现出良好的抗温抗盐性，模拟驱油实验表现出良好的驱油效果，能够提高原油采收率在10％以上。
与已有技术相比，本发明具有以下效果：(1)通过八元环和甲基的引入，使聚合物分子链的刚性大大增强并且增大共聚物分子间疏水缔合作用，从而使聚合物的增黏性、流变性能大大增加，能够大幅度地提高聚合物耐温性能；(2)该聚合物表现出较好的耐温、抗盐性及抗剪切稀释性，能够较好地提高原油采收率。
参见后面本发明的实验(试验)部分，综上所述，本发明提供了一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，它的性能良好，在高温高矿化度下具有较好的增黏能力，并且具有良好的抗剪切能力，能够达到较高的采收率，并能达到市场上使用范围较广的聚合物驱油剂的技术要求，从而确保了高温高矿化度Ⅱ类、Ⅲ类油田石油开采的顺利进行，解决了已有的疏水缔合聚合物水溶性差、在矿化度较高(矿化度>20000mg/L)的盐水中抗温抗盐性差、原油采收率低的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1中所合成的(所制备的)疏水缔合聚合物(驱油剂)的红外谱图。
图2为本发明实施例1中所合成的疏水缔合聚合物(驱油剂)的表观黏度随浓度变化的关系图。
图3为本发明实施例1中所合成的疏水缔合聚合物(驱油剂)的表观黏度随剪切速度变化的影响图(关系图)。
图4为本发明实施例1中所合成的疏水缔合聚合物(驱油剂)的表观黏度随温度变化的影响图。
图5为本发明实施例1中所合成的疏水缔合聚合物(驱油剂)的表观黏度随盐浓度变化的影响图。
图6为本发明实施例1中所合成的疏水缔合聚合物(驱油剂)的驱油效率图。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
实施例1：本发明所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂是由下述质量份数的单体制成的：丙烯酰胺AM 84份，3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS(抗盐单体)15份，甲基丙烯酸环辛酯CHMA(疏水单体)1.5份。
上述3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入40mL的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入40mL的烯丙基胺，然后在搅拌下缓慢加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐120g，升高温度至45℃，恒温反应10小时后，采用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的烯丙基胺，即得到3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS单体。
上述甲基丙烯酸环辛酯CHMA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管、分水器和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入50mL的环己醇，然后加入阻聚剂对苯二酚1.2g和沸程60～90℃的携水剂石油醚33mL，在搅拌条件下加热升温，待试剂全部溶解后，加入催化剂对甲苯磺酸2mL并滴加甲基丙烯酸55mL，继续加热搅拌至回流，进行酯化反应，直到分水器中的水接近理论值时，结束反应；将所得的产物冷却至室温，进行碱洗、水洗至酯层为中性，再用无水硫酸镁干燥，得到的最终产物即为疏水单体甲基丙烯酸环辛酯CHMA。
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法(即AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物驱油剂的合成工艺)包括以下工艺步骤：在反应器中加入400份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 84份、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 15份，将得到的溶液采用质量分数为20％的NaOH水溶液调节pH值至中性，然后再加入4份十二烷基磺酸钠，完全溶解后再加入甲基丙烯酸环辛酯CHMA 1.5份，乳化完全后，使反应单体的总浓度控制在20％左右，通N2 30min；然后加入0.10份引发剂，继续通N2，在氮气保护及45℃条件下反应5h；反应结束后将得到的产物采用无水乙醇和丙酮洗涤，之后将产物粉碎、烘干，制得AM/AHPS/CHMA三元共聚物(白色粉末)，该三元共聚物即为抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂。上述的引发剂为氧化还原体系，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的摩尔比为1:1。
为了(在后面本发明的实验部分)表示方便下面将AM/AHPS/CHMA三元共聚物简写成PAAC。以相同条件下，采用丙烯酰胺AM和丙烯酸AA合成部分水解聚丙烯酰胺HPAM(对比例)。
实施例2：本发明所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂是由下述质量份数的单体制成的：丙烯酰胺AM 75份，3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 20份，甲基丙烯酸环辛酯CHMA 2份。
上述3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入45mL的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入45mL的烯丙基胺，然后在搅拌下缓慢加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐135g，升高温度至50℃，恒温反应9小时后，采用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的烯丙基胺，即得到3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS单体。
上述甲基丙烯酸环辛酯CHMA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管、分水器和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入55mL的环己醇，然后加入阻聚剂对苯二酚0.9g和沸程60～90℃的携水剂石油醚28mL，在搅拌条件下加热升温，待试剂全部溶解后，加入催化剂对甲苯磺酸3mL并滴加甲基丙烯酸50mL，继续加热搅拌至回流，进行酯化反应，直到分水器中的水接近理论值时，结束反应；将所得的产物冷却至室温，进行碱洗、水洗至酯层为中性，再用无水氯化钙干燥，得到的最终产物即为疏水单体甲基丙烯酸环辛酯CHMA。
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法(即AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物驱油剂的合成工艺)包括以下工艺步骤：在反应器中加入500份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 75份、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 20份，将得到的溶液采用质量分数为20％的NaOH水溶液调节pH值至中性，然后再加入5份十二烷基磺酸钠，完全溶解后再加入甲基丙烯酸环辛酯CHMA 2份，乳化完全后，使反应单体的总浓度控制在27％左右，通N2 30min；然后加入0.15份引发剂，继续通N2，在氮气保护及55℃条件下反应7h；反应结束后将得到的产物采用无水乙醇和丙酮洗涤，之后将产物粉碎、烘干，制得AM/AHPS/CHMA三元共聚物(白色粉末)，该三元共聚物即为抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂。上述的引发剂为氧化还原体系，氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的摩尔比为1:1.1。
以下为本发明的实验(试验)部分：
实验1：AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物驱油剂的结构表征。
对实施例1中所制得的聚合物AM/AHPS/CHMA进行结构分析，具体如下：该聚合物的IR谱图，如图1所示：3700～3331cm-1为-OH和-NH(反称)的伸缩振动吸收峰重叠行成的宽峰；3189cm-1为-NH(对称)的伸缩振动峰；2932cm-1和2859cm-1分别为亚甲基不对称和对称伸缩振动吸收峰；1650cm-1是-C＝O伸缩振动；1450cm-1为-CH3伸缩振动吸收峰；波数1184cm-1为C-O-C和C-O伸缩振动吸收峰相互重叠形成的吸收峰，1415cm-1为C-N伸缩振动吸收峰；1038cm-1为-SO3特征吸收峰。红外图谱证实了产物含有-CONH2、-SO3、-CH2-、-CH3、-COO-、-CO-等结构，从红外谱图的数据上可以证明，目标产物为AM/AHPS/CHMA三元共聚物。
实验2：AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物的增黏性测试实验。
使用NDJ-5S黏度仪(2#转子)，在室温(25±1℃)条件下测定不同浓度的实施例1制得的聚合物PAAC和HPAM溶液的表观黏度，考察了二者表观黏度随浓度的变化情况，见图2。由图2可知：在1500mg/L两种聚合物PAAC和HPAM分别可达322.3mPa·s和51.7mPa·s，2000mg/L分别可达172.8mPa·s和82.3mPa·s，2500mg/L分别可达299.1mPa·s和110.9mPa·s，4000mg/L分别可达713.4mPa·s和180.7mPa·s，结果表明：相比于HPAM，该共聚合物具有良好的增黏能力。
实验3：AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物的抗剪切性测试实验。
将实施例1制得的聚合物PAAC及HPAM配制成2000mg/L的目标液，分别量取300mL的目标液，倒入吴茵混调器中分别以3500r/min、7000r/min、11500r/min、14500r/min、17000r/min的转速剪切聚合物溶液。考察了聚合物水溶液表观黏度随剪切速度的变化情况，见图3。由图3可知：两种聚合物溶液的表观黏度随剪切速率增大迅速降低。当剪切转速为3500r/min时，两种聚合物PAAC和HPAM表观黏度分别为140.1mPa·s和52.1mPa·s；其黏度保留率分别为81.08％和63.31％；当转速达到17000r/min时，两种聚合物表观黏度分别为55.9mPa·s和11.3mPa·s，其黏度保留率分别为32.35％和13.73％。结果表明：同等条件下相比HPAM，该聚合物具有良好的抗剪切性能。
实验4：AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物驱油剂的耐温性能测试实验。
将实施例1制得的聚合物PAAC及HPAM配制成2000mg/L水溶液，在25℃～90℃测定了PAAC和HPAM溶液表观黏度变化情况，见图4。由图4可知：二者溶液的表观黏度随温度上升逐渐降低，其中PAAC表现出更好的耐温性能。在温度达到90℃时，PAAC和HPAM溶液表观黏度分别为97.3mPa·s和32.6mPa·s，其黏度保留率分别为56.31％和39.61％。这是由于刚性环状结构的引入，有效地改善了该聚合物的耐温性能。
实验5：AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物驱油剂的抗盐性能测试实验。
将实施例1制得的PAAC及HPAM配制成2000mg/L水溶液，在一定的矿化度盐水条件下(盐水配制NaCl:CaCl2＝9:1，质量比)，在25℃下用NDJ-5S黏度计2#转子测得上述聚合物的表观黏度，见图5。由图5可知：当盐水的含量增加后两种聚合物的表观黏度先增加后降低。而PAAC表现出更好的抗盐能力，在盐水含量在7000mg/L以下表现出盐增稠的现象，而HPAM在盐水含量1000mg/L以下表现出盐增稠现象。当盐水的含量增加到50000mg/L时，PAAC和HPAM溶液的表观黏度分别为50.3mPa·s和8.31mPa·s，其黏度保留率分别为29.11％和10.10％；结果表明：在同等条件下与HPAM相比，所合成的聚合物表现出较好的抗盐能力。
实验6：AM/AHPS/CHMA疏水缔合聚合物驱油剂的模拟室内岩芯驱替实验。
将实施例1制得的聚合物PAAC，采用混合盐水(盐水配制NaCl:CaCl2＝9:1(质量比))配制成浓度为2000mg/L水溶液，总矿化度20000mg/L，模拟油藏温度65℃，模拟油黏度75.48mPa·s，三层非均质岩心45×45×300mm，渗透率约为993.5×10-3μm2。将饱和好模拟油的岩心，采用盐水以1mL/min注入速度驱替岩心当出现3次瞬时含水率为90％时，进行聚合物驱，注入量为0.3PV，然后进行后继水驱，直至瞬时含水率达95％时停止。计算水驱、聚合物驱及后注水驱各阶段的驱油效率。采用相同的方法进行注水驱油，当瞬时含水率达95％时停止。通过实验结果可知，水驱采收率为31.67％，采用聚合物驱后，最终采收率达到45.37％。通过室内模拟驱油实验中，该聚合物可提高采收率13.70％。该聚合物在高温高矿化度下具有良好的驱油效果。
综上所述，本发明的以上实施例所制备的聚合物驱油剂具有良好的水溶性，在矿化度>20000mg/L的盐水中表现出良好的抗温抗盐性，模拟驱油实验表现出良好的驱油效果，能够提高原油采收率在10％以上。本发明提供了一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，它的性能良好，在高温高矿化度下具有较好的增黏能力，并且具有良好的抗剪切能力，能够达到较高的采收率，并能达到市场上使用范围较广的聚合物驱油剂的技术要求，从而确保了高温高矿化度Ⅱ类、Ⅲ类油田石油开采的顺利进行，解决了已有的疏水缔合聚合物水溶性差、在矿化度较高(矿化度>20000mg/L)的盐水中抗温抗盐性差、原油采收率低的问题。

Claims (10)

1.一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，其特征在于它是由丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS、甲基丙烯酸环辛酯CHMA三种单体共聚而成，其结构式如下：
Figure FDA0004243420120000011
结构式中x、y、z为结构单元质量百分数范围：x＝70％～90％，y＝10％～30％，z＝0.5％～3％，x、y、z结构单元质量百分数之和为100％。
2.根据权利要求1所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，其特征在于各单体的质量份数如下：丙烯酰胺AM 70～90份，3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 10～30份，甲基丙烯酸环辛酯CHMA 0.5～3份；
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法包括以下工艺步骤：在反应器中加入300～550份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 70～90份、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 10～30份和2～6份十二烷基磺酸钠，完全溶解后再加入甲基丙烯酸环辛酯CHMA 0.5～3份，乳化完全后，使反应单体的总浓度控制在15％～30％，通N230min；然后加入0.05～0.2份引发剂，继续通N2，在氮气保护及40～60℃条件下反应3～8h；反应结束后将得到的产物采用无水乙醇和丙酮洗涤，之后将产物粉碎、烘干，制得AM/AHPS/CHMA三元共聚物，该三元共聚物即为抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂；
上述的引发剂为氧化还原体系，氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的摩尔比为1:1～1.5。
3.根据权利要求1或2所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，其特征在于上述3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入30～50mL的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入30～50mL的烯丙基胺，然后在搅拌下缓慢加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐70～140g，升高温度至40～50℃，恒温反应8～10小时后，采用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的烯丙基胺，即得到3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS单体。
4.根据权利要求1或2所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，其特征在于上述甲基丙烯酸环辛酯CHMA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管、分水器和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入40～60mL的环己醇，然后加入阻聚剂对苯二酚0.8～1.2g和沸程60～90℃的携水剂石油醚25～35mL，在搅拌条件下加热升温，待试剂全部溶解后，加入催化剂对甲苯磺酸2～5mL并滴加甲基丙烯酸45～60mL，继续加热搅拌至回流，进行酯化反应，直到分水器中的水接近理论值时，结束反应；将所得的产物冷却至室温，进行碱洗、水洗至酯层为中性，再用无水硫酸镁或无水氯化钙干燥，得到的最终产物即为疏水单体甲基丙烯酸环辛酯CHMA。
5.根据权利要求2所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂，其特征在于在反应器中加入蒸馏水，依次加入丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS后，在加入十二烷基磺酸钠之前，先将得到的溶液采用质量分数为20％的NaOH水溶液调节pH值至中性，然后再加入十二烷基磺酸钠。
6.一种抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于所述抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂是由丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS、甲基丙烯酸环辛酯CHMA三种单体共聚而成，各单体的质量份数如下：丙烯酰胺AM 70～90份，3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 10～30份，甲基丙烯酸环辛酯CHMA 0.5～3份；
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法包括以下工艺步骤：在反应器中加入300～550份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 70～90份、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 10～30份和2～6份十二烷基磺酸钠，完全溶解后再加入甲基丙烯酸环辛酯CHMA 0.5～3份，乳化完全后，使反应单体的总浓度控制在15％～30％，通N230min；然后加入0.05～0.2份引发剂，继续通N2，在氮气保护及40～60℃条件下反应3～8h；反应结束后将得到的产物采用无水乙醇和丙酮洗涤，之后将产物粉碎、烘干，制得AM/AHPS/CHMA三元共聚物，该三元共聚物即为抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂；
上述的引发剂为氧化还原体系，氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的摩尔比为1:1～1.5。
7.根据权利要求6所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于上述3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入30～50mL的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入30～50mL的烯丙基胺，然后在搅拌下缓慢加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐70～140g，升高温度至40～50℃，恒温反应8～10小时后，采用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的烯丙基胺，即得到3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS单体。
8.根据权利要求6所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于上述甲基丙烯酸环辛酯CHMA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管、分水器和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入40～60mL的环己醇，然后加入阻聚剂对苯二酚0.8～1.2g和沸程60～90℃的携水剂石油醚25～35mL，在搅拌条件下加热升温，待试剂全部溶解后，加入催化剂对甲苯磺酸2～5mL并滴加甲基丙烯酸45～60mL，继续加热搅拌至回流，进行酯化反应，直到分水器中的水接近理论值时，结束反应；将所得的产物冷却至室温，进行碱洗、水洗至酯层为中性，再用无水硫酸镁或无水氯化钙干燥，得到的最终产物即为疏水单体甲基丙烯酸环辛酯CHMA。
9.根据权利要求6所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于在反应器中加入蒸馏水，依次加入丙烯酰胺AM、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS后，在加入十二烷基磺酸钠之前，先将得到的溶液采用质量分数为20％的NaOH水溶液调节pH值至中性，然后再加入十二烷基磺酸钠。
10.根据权利要求6所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于各单体的质量份数如下：丙烯酰胺AM 84份，3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 15份，甲基丙烯酸环辛酯CHMA 1.5份；
上述3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入40mL的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入40mL的烯丙基胺，然后在搅拌下缓慢加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐120g，升高温度至45℃，恒温反应10小时后，采用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的烯丙基胺，即得到3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS单体；
上述甲基丙烯酸环辛酯CHMA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管、分水器和磁力转子的250mL的三口烧瓶中，加入50mL的环己醇，然后加入阻聚剂对苯二酚1.2g和沸程60～90℃的携水剂石油醚33mL，在搅拌条件下加热升温，待试剂全部溶解后，加入催化剂对甲苯磺酸2mL并滴加甲基丙烯酸55mL，继续加热搅拌至回流，进行酯化反应，直到分水器中的水接近理论值时，结束反应；将所得的产物冷却至室温，进行碱洗、水洗至酯层为中性，再用无水硫酸镁干燥，得到的最终产物即为疏水单体甲基丙烯酸环辛酯CHMA；
所述的抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法包括以下工艺步骤：在反应器中加入400份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 84份、3-烯丙基胺基-2-羟基丙烷磺酸钠AHPS 15份，将得到的溶液采用质量分数为20％的NaOH水溶液调节pH值至中性，然后再加入4份十二烷基磺酸钠，完全溶解后再加入甲基丙烯酸环辛酯CHMA 1.5份，乳化完全后，使反应单体的总浓度控制在20％，通N2 30min；然后加入0.10份引发剂，继续通N2，在氮气保护及45℃条件下反应5h；反应结束后将得到的产物采用无水乙醇和丙酮洗涤，之后将产物粉碎、烘干，制得AM/AHPS/CHMA三元共聚物，该三元共聚物即为抗温抗盐水溶性疏水缔合聚合物驱油剂；上述的引发剂为氧化还原体系，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的摩尔比为1:1。
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