[發(fā)明專利]一種熱增稠三元共聚物及其制法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010533014.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102464781A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建宇;吳江勇;王曉春;高文驥;楊捷;于芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): C08F290/04
• 分類號(hào): C08F290/04;C08F220/54;C08F220/56;C09K8/588
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 韋慶文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水溶性聚合物及其制備方法，更具體的涉及一種具有熱增稠性質(zhì)的水溶性三元共聚物，屬于油田化學(xué)品領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚合物驅(qū)油技術(shù)是一項(xiàng)重要的提高石油采收率技術(shù)，其基本原理是把水溶性聚合物加到注水中，以增大水溶液黏度，降低水/由流度比，擴(kuò)大波及體積，提高波及效率，減少波及帶的含油飽和度，從而提高石油采收率。迄今，聚合物驅(qū)油原油產(chǎn)量占油田原油產(chǎn)量的20％以上。實(shí)踐證明，采用聚合物驅(qū)油可大幅度提高石油采收率，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。多年來(lái)，聚合物驅(qū)油所使用的聚合物主要是人工合成的部分水解聚丙烯酰胺。普通部分水解聚丙烯酰胺的局限是耐溫耐鹽性能低，在高溫、高礦化度條件下水解速度很快，生成大量的羧基，羧基與水中二價(jià)陽(yáng)離子(Ca²⁺，Mg²⁺)的不可逆結(jié)合使得聚合物發(fā)生分相并沉淀，導(dǎo)致水溶液黏度大幅度下降，從而顯著影響驅(qū)油效果。聚合物驅(qū)油使用較多的另一種聚合物是黃原膠(一種生物聚合物)，這種聚合物的耐溫耐鹽性能比部分水解聚丙烯酰胺好，但價(jià)格較高，注入性和生物穩(wěn)定性較差，驅(qū)油性價(jià)比較低。

為開(kāi)發(fā)出性能更加優(yōu)良的能滿足高溫高鹽油田(溫度高于85℃，礦化度大于30000mg/L)三次采油使用要求的聚合物驅(qū)油劑，人們進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)工作。其中一個(gè)重要研究的方向是將耐溫耐鹽單體與丙烯酰胺共聚得到耐溫耐鹽聚丙烯酰胺。例如美國(guó)專利US4644020將N-乙烯基吡咯烷酮與丙烯酰胺共聚得到丙烯酰胺/乙烯基吡咯烷酮共聚物，由于乙烯基吡咯烷酮對(duì)酰胺基團(tuán)的水解有保護(hù)作用，因而該共聚物具有優(yōu)異的抗水解能力，在高溫高鹽條件下其水溶液的黏度保持率比普通部分水解丙烯酰胺高。但由于該聚合物的分子量較低，其水溶液黏度達(dá)不到聚合物驅(qū)的使用要求。中國(guó)專利CN1611562A發(fā)明了一種含有磺酸根基團(tuán)的三元共聚物驅(qū)油劑，該共聚物在90℃下溶液黏度保留率比普通部分水解聚丙烯酰胺高10倍左右。但該專利著重于提高共聚物的耐溫耐鹽性能，沒(méi)有說(shuō)明在礦化度大于30000mg/L條件下聚合物黏度是否達(dá)到三次采油聚合物驅(qū)的使用要求。中國(guó)專利CN1240795A公開(kāi)了一種耐溫耐鹽共聚物增稠劑，該共聚物的特征是分子中含有兩親性大單體鏈節(jié)，顯示出比普通部分水解聚丙烯酰胺更好的耐溫耐鹽性，但該共聚物中的兩親性支鏈通過(guò)酯鍵與主鏈相連，在高溫下酯鍵易發(fā)生水解，影響聚合物的穩(wěn)定性。

合成疏水締合聚合物是另一個(gè)重要的研究方向，疏水締合聚合物也是一類具有較好耐溫耐鹽性能的聚合物驅(qū)油劑。中國(guó)專利CN1317501A、CN1414057A、CN1876751A等發(fā)明了具有不同分子結(jié)構(gòu)的疏水締合聚合物驅(qū)油劑，這些聚合物的特征是在分子主鏈上含有一定數(shù)量的疏水分子鏈段，在水溶液中，疏水側(cè)鏈之間的疏水-疏水相互作用導(dǎo)致聚合物分子鏈之間發(fā)生物理交聯(lián)，從而提高溶液黏度和抗剪切性能。由于共聚單體在水中溶解性的差異，合成疏水締合聚合物時(shí)需要加入一定量的表面活性劑才能得到分子量較高的產(chǎn)物，聚合工藝較為復(fù)雜。另一方面，疏水締合聚合物中疏水單體含量高則其溶解性下降；當(dāng)聚合物中疏水單體含量低時(shí)其溶解性較好，但在較低的聚合物濃度下難以形成有效的疏水締合作用，因而增稠效果不甚明顯。

熱增稠聚合物是一類其水溶液黏度在一定溫度范圍內(nèi)隨著溫度升高而增加的聚合物。歐洲專利EP0583814A1和美國(guó)專利US6689856B2公開(kāi)了一類由水溶性主鏈(聚丙烯酸類、離子型丙烯酰胺類聚合物等)和溫敏性側(cè)鏈(聚氧乙烯)組成的接枝共聚物，這類共聚物的水溶液黏度隨溫度的升高而增加。該專利說(shuō)明所發(fā)明的聚合物主要應(yīng)用于化妝品等個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品領(lǐng)域，沒(méi)有涉及聚合物驅(qū)油方面的應(yīng)用。中國(guó)專利CN99809433.1公開(kāi)了一種具有熱增稠性質(zhì)的聚合物組合物并指出其應(yīng)用是作為紙張(板)的涂布浴。中國(guó)專利CN200810095791.5公開(kāi)了一種非離子熱增黏水溶性聚合物并說(shuō)明其可應(yīng)用于油氣開(kāi)采的各個(gè)環(huán)節(jié)，但這種聚合物中含有丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元，含有丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元的聚合物在高溫高鹽和溶液pH值偏酸性或偏堿性條件下性能不穩(wěn)定。

熱增稠(熱增黏)聚合物能夠“主動(dòng)”地根據(jù)環(huán)境溫度的變化而對(duì)自身性質(zhì)作出響應(yīng)，利用其水溶液黏度隨溫度升高而增加的性質(zhì)，可望設(shè)計(jì)、合成出適用于高溫高鹽油藏的新一代“智能”耐溫耐鹽聚合物驅(qū)油劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有熱增稠性質(zhì)、分子中不含有丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、水溶性良好的熱增稠三元共聚物，用于石油開(kāi)采具有熱增稠的性質(zhì)，在高溫高鹽條件下其水溶液具有較高的表觀黏度，應(yīng)用于高溫高鹽油藏三次采油。