专利名称：一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂、制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子表面活性剂及其合成，具体涉及耐温抗盐高分子表面活性剂硫酸化纤维素醚-丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠接枝共聚物及其制备方法。本发明还涉及上述耐温抗盐高分子表面活性剂的应用。
背景技术：
化学复合驱作为一种三次采油技术，是在注入水中添加碱、表面活性剂和聚合物等化学剂，利用各化学剂之间的良好的协同作用，大幅度提高石油采收率。其中，表面活性剂可以降低油水界面张力、增加原油的溶解性、改变润湿性能，而聚合物能够提高波及系数，导致采收率增加。目前，三次采油中大量使用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，聚丙烯酰胺水溶液具有较高的粘度，有较好的增稠、絮凝和流变调节作用。其制备及应用方法的专利有 CN1168894、CN1057057、CN101157741、CN1542027、CN1891725 等。但聚丙烯酰胺存在以下缺点①剪切稳定性差，在剪切条件下易发生降解。②耐盐性差，在高矿化度水中，分子链上的羧基对盐极敏感，尤其在遇到高价金属离子时，溶液粘度迅速下降，甚至发生沉淀。③ 热稳定性差，在高温(温度> 70°C )时易水解，水解后在矿化度较高的油层中常产生相分离，沉淀形成加快，致使水溶液粘度大幅度降低。为了克服丙烯酰胺类聚合物的上述缺点， 通常对其进行改性，其中引入新单体开发丙烯酰胺类共聚物是一种重要的手段。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPQ以其高聚合活性及优良的性能，引起了广泛注意。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为丙烯酰胺衍生物，是一种水溶性阴离子单体，具有良好的聚合活性，其分子中含有对盐不敏感的磺酸基团，因此具有耐盐性、水分散性及耐高温性。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的特殊性能，使其广泛应用于三次采油、造纸、化妆品领域中。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其共聚物的相关专利有CN101550216、CN1884321、CN1869080等。纤维素是自然界来源最丰富的可再生资源，它是一种多糖高分子化合物。以天然高分子纤维素制取的高分子表面活性剂，其原料价廉易得，并且具有较好的增稠、分散、乳化、增溶等性能。其制备方法的专利有 CN1093712、US2132181、U S2949452.US2811519,DE-OS 3742106、 DE-OS 3742104、DE-A 2402740 等。另外，在三次采油技术现场应用中，表面活性剂、聚合物还存在着配伍性差的缺点，二者的复配体系在地层运移过程中易发生严重的“色谱分离”现象，从而导致复配体系的驱油效率大大下降。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂及其制备方法。本发明提供的高分子表面活性剂可综合改性纤维素的高表面活性、丙烯酰胺的高增粘性、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的耐温抗盐性能，可用于高温高矿化度油藏，可显著提高原油采收率。
根据本发明提供了一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂，其为具有如下结构式的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠/硫酸化纤维素醚接枝共聚物
权利要求
1.一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂，其为具有如下结构式的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠/硫酸化纤维素醚接枝共聚物
2.如权利要求1所述的高分子表面活性剂，其特征在于，所述结构式中R为C7 C16的直链烷基。
3.如权利要求1所述的高分子表面活性剂，其特征在于，所述结构式中R为C9 C13的直链烷基。
4.一种制备如权利要求1所述高分子表面活性剂的方法，包括如下步骤第一步，向纤维素硫酸钠和碱水溶液中加入商代烷的有机溶剂溶液进行反应，得到硫酸化纤维素醚；第二步，惰性气氛下，将得到的硫酸化纤维素醚、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于水中，用碱溶液调节至碱性后，加入引发剂引发反应，得到所述的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠/硫酸化纤维素醚接枝共聚物。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，所述卤代烷中的烷基为C7 C16的烷基。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，所述卤代烷中的烷基为C7 C16的直链烷基。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，所述卤代烷中的烷基为C9 C13的直链烷基。
8.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，卤代烷和纤维素硫酸钠的摩尔比为0.3 1 2 1。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，所用有机溶剂选自下列溶剂中的至少一种N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺。
10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，所用的碱为氢氧化钠，碱水溶液浓度30 60 %。
11.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第一步中，碱与纤维素硫酸钠的质量比为0. 15 1 0.75 1。
12.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一步的反应温度为50 90°C， 反应时间为1 4小时。
13.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第二步中，所述惰性气氛为氮气氛。
14.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第二步中，所述聚合反应单体即硫酸化纤维素醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的质量浓度为15% 40%，丙烯酰胺的质量浓度为7% 35%，丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量浓度比为10 1 1 1，丙烯酰胺与硫酸化纤维素醚的质量浓度比为1 0.01 1 0.5。
15.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第二步中，所用的碱为氢氧化钠，碱水溶液浓度30 60 %。
16.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第二步中，所述引发剂选自下列中的至少一种过硫酸钾、过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系、过硫酸铵/亚硫酸钠体系、过硫酸铵/四甲基乙二胺体系、硝酸铈铵、硝酸铈铵/乙二胺四乙酸体系、硝酸铈铵/异丙醇体系。
17.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，在所述第二步中，所述引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系，过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为0.2 1 2 1。
18.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第二步中，引发剂的质量为聚合反应单体即硫酸化纤维素醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的质量的 0. 01% 1%。
19.如权利要求1所述的高分子表面活性剂在采油技术中的应用。
20.如权利要求19所述的应用，其特征在于，所述高分子表面活性剂可以作为驱油剂单独使用，或与碱复配用于二元复合驱中。
21.如权利要求19或20所述的应用，其特征在于，所述二元复合驱体系组成丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠/硫酸化纤维素醚接枝共聚物的质量浓度为0. 1 0. 5 %，碱的质量浓度为0 2 %。
全文摘要
本发明涉及一种油田用耐温抗盐高分子表面活性剂、制备方法及应用。本发明将纤维素硫酸钠疏水改性后，再与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠接枝聚合，合成耐温抗盐高分子表面活性剂，其结构式如下。该高分子表面活性剂综合了改性纤维素的高表面活性、丙烯酰胺的高增粘性、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的耐温抗盐性能，在具有扩大波及系数的同时，能大大降低油水界面张力，解决现有技术中聚合物-表面活性剂复合驱存在的色谱分离效应等问题，可单独作为驱油剂使用，或与碱复配用于二元复合驱中，还可以配合聚合物使用；同时，该高分子表面活性剂具有独特的耐温抗盐性能，可用于高温高矿化度油藏，可显著提高原油采收率。
文档编号C08F220/56GK102453478SQ20101052467
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者于芳, 吴江勇, 张增丽, 张天宇, 许春梅, 赵方园, 陈锡荣 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院