疏水性可聚合單體和驅(qū)油劑組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種疏水性可聚合單體和驅(qū)油劑組合物及其制備方法。該疏水性單體具有式（1）所示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的疏水性可聚合單體的制備方法包括以下步驟：（i）將聚丙二醇和二氯亞砜在第一有機溶劑中進行第一接觸，所述第一接觸的條件使得到單氯代聚丙二醇；（ii）將二乙醇胺與結(jié)構(gòu)為式（2）的化合物在第二有機溶劑中進行第二接觸，所述第二接觸的條件使得到式（3）所示的取代的二乙醇丙烯酰胺；（iii）將式（3）所示的取代的二乙醇丙烯酰胺與單氯代聚丙二醇在第三有機溶劑中進行第三接觸，所述第三接觸的條件使得到疏水性可聚合單體。本發(fā)明提供的驅(qū)油劑組合物具有良好的表面活性、增稠水介質(zhì)能力和耐溫抗鹽能力。
【專利說明】疏水性可聚合單體和驅(qū)油劑組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種疏水性可聚合單體和驅(qū)油劑組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，利用三次采油技術(shù)來穩(wěn)定和提高原油產(chǎn)量，已成為石油工業(yè)亟需解決的一項重要課題。在三次采油(EOR)技術(shù)中，常使用低分子表面活性劑和聚合物的混合溶液以獲得低界面張力和高流度控制(高粘度)的驅(qū)替液。低分子表面活性劑與聚合物由于性質(zhì)上的差異在地層內(nèi)流動時可能相互分離，導(dǎo)致表面活性劑在驅(qū)替過程中損耗量增大，采收率和經(jīng)濟效益降低。同時，無機高價陽離子的存在以及地層溫度不斷升高，水質(zhì)礦化度也愈來愈高，導(dǎo)致傳統(tǒng)的聚合物/陰離子表面活性劑復(fù)配體系的性能難以達到低界面張力和高流度控制的要求。要保證驅(qū)油體系在高礦化度和較高溫度條件下同時具有足夠高的黏度和超低界面張力，就需要結(jié)合高分子的增粘能力與低分子表面活性劑的表面活性。為此，在高分子鏈上引入具有優(yōu)良表面活性的功能基團，達到既增粘又降低界面張力的效果，一種材料同時起到聚合物和表面活性劑兩種材料的作用，此類具有表面活性的高分子驅(qū)油劑將一定程度上解決聚合物-表面活性劑復(fù)合驅(qū)存在的色譜分離效應(yīng)問題，同時由于高分子表面活性劑的增粘性能，使其具有穩(wěn)定泡沫的作用，在泡沫驅(qū)油和多元泡沫復(fù)合驅(qū)中可充當穩(wěn)泡劑， 這些優(yōu)越性能使得高分子表面活性劑在三次采油中具有較好的應(yīng)用前景。
[0003]目前，盡管在解決高分子表面活性劑同時具有高摩爾質(zhì)量和高表面活性的問題上已有一定進展，但由于對其結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系認識不夠，加之大分子水溶液體系非常復(fù)雜， 迄今為止具有超高分子量和高表面活性的高分子表面活性劑這一領(lǐng)域的研究仍然進展緩慢。因此，研究高分子表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，重視新型高分子表面活性劑的研究與開發(fā)，合成高摩爾質(zhì)量(高黏度)、高表面活性的高分子化合物，具有重要的理論和應(yīng)用價值。US4，138，381、US4, 463，151、EP426864A1中分別采用烷基或烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯表面活性單體與丙烯酰胺類單體共聚，主要是利用表面活性單體的疏水基團在水中的締合作用，從而使共聚物的粘度大幅度提高，含有表面活性單體組分的共聚物具有更好的耐鹽性，但兩親性大單體組分在二元共聚物中難以向界面聚集，因此，所合成的共聚物表面活性不好。CN 1178802A中，將丙烯酰胺類單體、表面活性大單 體及離子型單體共聚得到三元共聚物，該共聚物粘度較高但表面活性較差。西南石油學院的孫力立等人采用均相聚合法， 合成了一種新型高分子表面活性劑PS1，該高分子表面活性劑為丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯三元共聚物，該高分子表面活性劑降低表面張力的能力不及低分子表面活性劑， 其與無機鹽復(fù)配，由于協(xié)同效應(yīng)，會產(chǎn)生出優(yōu)于單一表面活性劑的復(fù)配性能，使表面張力降得更低，但該高分子表面活性劑的耐溫抗鹽性能較差。中科院成都有機化學研究所的金勇等人以甲苯二異氰酸酯和聚醚為主要原料，合成了一類帶有雙鍵的可聚合非離子型聚氨酯高分子表面活性劑，該高分子表面活性劑在濃度為0.06mol/L時可使溶液表面張力降至 37.6mN/m(25°C)，同時在很低濃度下依然能夠保持良好的表面活性，另外，該可聚合非離子型聚氨酯高分子表面活性劑降低表面張力的能力隨著疏水鏈段所占比例的增加而增加，但該可聚合非離子型聚氨酯高分子表面活性劑的聚合活性和耐溫性能較差。
[0004]目前在油田開采用高分子材料中，可以選用的材料有部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)、丙烯酰胺與丙烯酸的共聚物、生物聚合物(黃胞膠)、纖維素醚化合物、聚乙烯吡咯烷酮等，可供使用的聚合物驅(qū)油劑僅有HPAM和黃胞膠兩類，并以HPAM為主。HPAM已在我國聚合物驅(qū)油中廣泛使用，并取得了良好的結(jié)果。HPAM產(chǎn)品剪切穩(wěn)定性差，耐溫抗鹽性能不好。黃胞膠抗鹽、抗剪切性能優(yōu)良，但注入性與耐溫性差，且價格昂貴。HPAM和黃胞膠均難以滿足高溫高含鹽油藏的需要。各國學者在研制高性能的提高采收率用高分子材料方面開展了大量研究工作，取得了一定進展，但目前尚無可投入工業(yè)應(yīng)用的具有優(yōu)良耐溫抗鹽性能的聚合物驅(qū)油劑商業(yè)產(chǎn)品。
[0005]另外，化學復(fù)合驅(qū)油技術(shù)在三次采油中具有重要的地位，其中使用的驅(qū)油組合物能夠?qū)崿F(xiàn)油水超低界面張力，同時保持注入流體粘度，大幅度提高采收率。但是，驅(qū)油組合物中的不同組份在油藏多孔介質(zhì)中的吸附、擴散和運移等性能特征差異較大，導(dǎo)致在油藏孔隙中驅(qū)油時的“色譜分離效應(yīng)”。此外，表面活性劑在驅(qū)替過程中損耗量增大。以上原因造成目前的化學復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的采收率和經(jīng)濟效益低。因此，化學復(fù)合驅(qū)油技術(shù)在三次采油中還受到很大地限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種疏水性可聚合單體，由該單體制備的共聚物應(yīng)用于驅(qū)油領(lǐng)域時，能兼具良好的表面活性、增稠水介質(zhì)能力和耐溫抗鹽能力。
[0007]本發(fā)明提供了一種疏水性可聚合單體，其中，該疏水性可聚合單體具有式(I)所示的結(jié)構(gòu)，
[0008]
[0009]式(1)，
[0010]其中，RpR2各自獨立地選自H、碳原子數(shù)為1-12的烷基各自獨立地為3-10
的整數(shù)。
`[0011]本發(fā)明還提供一種疏水性可聚合單體的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0012](i)將聚丙二醇和二氯亞砜在第一有機溶劑中進行第一接觸，所述第一接觸的條件使得到單氯代聚丙二醇；
[0013](ii)將二乙醇胺與結(jié)構(gòu)為式(2)的化合物在第二有機溶劑中進行第接觸，所述第二接觸的條件使得到式(3)所示的取代的二乙醇丙烯酰胺；
[0014](iii)將式(3)所示的取代的二乙醇丙烯酰胺與單氯代聚丙二醇在第三有機溶劑中進行第三接觸，所述第三接觸的條件使得到疏水性可聚合單體，
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種疏水性可聚合單體，其特征在于，該疏水性可聚合單體具有式(I)所示的結(jié)構(gòu)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水性可聚合單體，其中，所述％、R2各自獨立地選自氫、碳原子數(shù)為1-6的烷基，H1, n2各自獨立地為5-8的整數(shù)；優(yōu)選所述Rp R2各自獨立地選自氫或甲基。
3.一種疏水性可聚合單體的制備方法，該方法包括以下步驟:(i)將聚丙二醇和二氯亞砜在第一有機溶劑中進行第一接觸，所述第一接觸的條件使得到單氯代聚丙二醇；(ii)將二乙醇胺與結(jié)構(gòu)為式(2)的化合物在第二有機溶劑中進行第二接觸，所述第二接觸的條件使得到式(3)所示的取代的二乙醇丙烯酰胺；(iii)將式(3)所示的取代的二乙醇丙烯酰胺與單氯代聚丙二醇在第三有機溶劑中進行第三接觸，所述第三接觸的條件使得到疏水性可聚合單體，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，!^、民各自獨立地選自H、碳原子數(shù)為1-6的烷基，聚丙二醇的聚合度為5-8，優(yōu)選％、R2各自獨立地選自H或甲基。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，步驟(i)中，所述聚丙二醇和二氯亞砜的摩爾比為0.8-1.2:1 ;所述第一接觸包括依次進行的兩個階段，第一階段的反應(yīng)條件包括:接觸的溫度為10_30°C，接觸的時間為0.25-0.75小時；第二階段的反應(yīng)條件包括:接觸的溫度為100-140°C，接觸的時間為0.5-1.5小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，步驟(ii)中，所述二乙醇胺與結(jié)構(gòu)為式(2) 的化合物的摩爾比為0.8-1.2:1 ;所述第二接觸包括:第二接觸的溫度為90-130°C，接觸的時間為1-5小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，步驟(iii)中，所述式(3)所示的取代的二乙醇丙烯酰胺與單氯代聚丙二醇的摩爾比為1:1.8-2.4 ;所述第三接觸的條件包括:接觸的溫度為30-70°C，接觸的時間為6-10小時。
8.一種驅(qū)油劑組合物，該驅(qū)油劑組合物含有三元無規(guī)共聚物和表面活性劑，其特征在于，所述三元無規(guī)共聚物含有衍生自式(4)所示的丙烯酰胺型非離子親水單體A的結(jié)構(gòu)單元C、衍生自丙烯酰胺的結(jié)構(gòu)單元D和衍生自式(I)所示的疏水性可聚合單體B的結(jié)構(gòu)單元 E，且以所述三元無規(guī)共聚物的結(jié)構(gòu)單元的總重量為基準，所述結(jié)構(gòu)單元C的含量為14-43 重量％，所述結(jié)構(gòu)單元D的含量為55-70重量％ ;所述結(jié)構(gòu)單元E的含量為2-16重量％,所述三元共聚物表面活性劑的特性粘數(shù)[n]為1200-1800mL/g，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)油劑組合物，其中，所述三元無規(guī)共聚物和表面活性劑的用量使得，以所述驅(qū)油劑組合物的總重量為基準，所述三元無規(guī)共聚物的含量為5-99重量％，所述表面活性劑的含量為1-95重量％ ;優(yōu)選所述三元無規(guī)共聚物的含量為5-95重量％，所述表面活性劑的含量為5-95重量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的驅(qū)油劑組合物，其中，該驅(qū)油劑組合物還含有無機堿。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)油劑組合物，其中，以所述驅(qū)油劑組合物的總重量為基準，所述三元無規(guī)共聚物的含量為7-55重量％，所述表面活性劑的含量為2-45重量，所述無機堿的含量為5-55重量％ ;優(yōu)選所述三元無規(guī)共聚物的含量為10-50,所述表面活性劑的為 5-40重量％,所述無機堿的含量為10-50重量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)油劑組合物，其中，以所述三元無規(guī)共聚物的結(jié)構(gòu)單元的總重量為基準，所述結(jié)構(gòu)單元C的含量為24-32重量％，所述結(jié)構(gòu)單元D的含量為60-66重量％，所述結(jié)構(gòu)單元E的含量為6-12重量％ ;所述三元共聚物表面活性劑的特性粘數(shù)[n ] 為 1230-1750mL/g。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)油劑組合物，其中，所述表面活性劑選自烷基芳基磺酸鹽表面活性劑、芳基烷基磺酸鹽表面活性劑、聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑、琥珀酸酯磺酸鹽表面活性劑、石油磺酸鹽表面活性劑、石油羧酸鹽表面活性劑、酰胺基羧酸鹽表面活性劑、 聚氧乙烯醚羧酸鹽表面活性劑和聚氧乙烯磷酸鹽表面活性劑中的一種或多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)油劑組合物，其中，所述無機堿選自氫氧化鈉、碳酸鈉和氨水中的一種或多種，優(yōu)選氫氧化鈉。
15.權(quán)利要求8-14中任意一項所述的驅(qū)油劑組合物的制備方法，該方法包括將無規(guī)共聚物和表面活性劑混合均勻，其特征在于，所述三元無規(guī)共聚物含有衍生自式(4)所示的丙烯酰胺型非離子親水單體A的結(jié)構(gòu)單元C、衍生自丙烯酰胺的結(jié)構(gòu)單元D和衍生自式(I)所示的疏水性可聚合單體B的結(jié)構(gòu)單元E，且以所述三元無規(guī)共聚物的結(jié)構(gòu)單元的總重量為基準，所述結(jié)構(gòu)單元C的含量為14-43重量％，所述結(jié)構(gòu)單元D的含量為55-70重式⑷,量％ ;所述結(jié)構(gòu)單元E的含量為2-16重量％，所述三元共聚物表面活性劑的特性粘數(shù)[n] 為 1200-1800mL/g。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法，其中，所述混合溫度為10-40°C，優(yōu)選為 20-300C ;所述混合時間為60-150min，優(yōu)選為90_120min。
17.一種由權(quán)利要求15或16所述`的方法制得的驅(qū)油劑組合物。
【文檔編號】C07C231/12GK103508914SQ201210217226
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】王曉春, 吳江勇, 高文驥, 于芳, 楊捷 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院