一种聚合物-离子液复合粘土稳定剂及其合成方法
【专利摘要】本发明公开一种聚合物-离子液复合粘土稳定剂及合成方法，包括以下步骤：将含有磷酸基团的(1-二甲氨基)-烯丙基磷酸与丙烯酸、丙烯酰胺共聚得到的三元共聚物AA/AM/DMAAPA配置成100mL质量浓度为10000mg/L的水溶液，置于250mL圆底烧瓶中，加入0.3g离子液[EMIM]BF4，通入N210～20min，于50℃条件下回流反应2～4h，反应结束后将反应液在50℃条件下减压蒸馏，直至生成胶状产物。将产物置于60℃烘箱内干燥12h，即得该聚合物-离子液复合物AA/AM/DMAAPA-[EMIM]BF4。本发明合成一种拟用于油田开发中抑制粘土水化膨胀的聚合物-离子液复合粘土稳定剂。
【专利说明】一种聚合物—离子液复合粘土稳定剂及其合成方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于石油エ业粘土稳定剂的聚合物-离子液复合物及其合成方法。
技术背景
[0002]随着油田的不断勘探开发，对储层的保护越来越重要。粘土矿物广泛存在于油藏储层中，在开发过程中如果不采取适当的措施，就会造成粘土矿物的水化膨胀和分散运移，堵塞孔隙、吼道，降低滲透率，损害储层。为了减轻对储层的损害，必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。
[0003]目前，国内外常用的粘土稳定剂大致有以下几类(J.Swenson, M.V.Smalley, H.L.M.Hatnarasmghe, et al.1nterlayer btructure of a Clay-Polymer-balt-ffaterSystem.Langmuir [J].2001, 17(13):3813-3818.): (I)无机盐类:如:KC1、NaCl、CaCl2等。这类粘土稳定剂主要优点为廉价易得，但是不耐冲刷，而且不能产生多点吸附，因而不能广泛应用(E.S.Boek, P，V, Coveney, N.T.Skipper.Monte Carlo Molecular ModelingStudies of Hydrated Li , Na , and K+Smectites:Understanding the Role of Potassiumas a Clay Swelling Inhibitor[J].J.Am.Chem.Soc., 1995, 117(50):12608-12617 ；PennerD, Ladaly G.1nfluence of Organic and Inorganic Salts on the Coagulation ofMontmorillonite Dispersions[J].Clays and Clay Minerals, 2000，48(2):246-255.)；
(2)阳离子表面活性剤:其吸附作用强，可抗水冲洗，但是会使储层变为亲油性，降低油气相的相对渗透率，因此不能作为有效的粘土稳定剂而应用(JhonK.Borchardt, Duncan, Okla.Methods of minimizing fines migration in subterraneanformations.US4536304, 1985(02)) ; (3)有机阳离子聚合物:以季铵盐型为主。这类粘土稳定剂使用范围广，稳定效果好，有效时间长，既能抑制粘土的水化膨胀又能控制微粒的分散运移，且抗酸、碱、油、水的冲洗能力都较强，因而得到广泛应用，如--聚三甲基烯丙基氯化铵(PTMAAC) (Kozak M, Domka L.Adsorption of the QuaternaryAmmonium Salt on Montmorillonite[J].Journal of Physics and Chemistry ofSolid, 2004，65(2):441-445.)。
[0004]研究表明:磷酸基团的引入可以增加聚合物的水溶性，同时P— C键具有较高的化学稳定性，又可增加聚合物在高温地层的稳定性(苟绍华，苟光俊，叶仲斌.一种三元共聚物磷酸盐的合成及性能研究[J].化学研究与应用，2011，23(8):998-1000.);离子液通常由特定的有机阳离子和无机阴离子构成，具有不挥发性、较好的热稳定性、蒸汽压低、不可燃、溶解能力强和导电能力好等优点。将聚合物与离子液进行复合反应，制备的聚合物-离子液复合物具有较好的耐温性能和较高的机械稳定性(Shalu, S.K.Chaurasia, R.K.bingh, b.Chandra.Thermal stability, Complex Behavior, and Lome iransport oiPolymer Gel Membranes Based on Polymer PVDC-HFP and Lonic Liquid, [BMIM]BF4.TheJornal of Physical Chemistry B, 2013，117，897-906.)。基于此，我们拟设计合成一种含磷酸基团的(1- 二甲氨基)-烯丙基膦酸与丙烯酸、丙烯酰胺共聚的三元共聚物AA/AM/DMAAPA，将这种三元共聚物与离子液1-乙基-3-甲基咪唑氟硼酸盐[EM頂]BF4在一定条件下反应，制备ー种聚合物-离子液复合物aa/am/dmaapa-[emim]bf4。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:为了使聚合物-离子液复合物具有良好的耐温抗盐、抗剪切能力，能较好的抑制粘土的水化膨胀，特提供一种聚合物-离子液复合物AA/AM/DMAAPA- [EM頂]BF4及其合成方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007](1) 一种三元共聚物，该共聚物的単体包含丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、(1-二甲氨基)-烯丙基膦酸(DMAAPA)，其结构如下:
[0008]
【权利要求】
1.聚合物-离子液复合粘土稳定剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤: 将含有磷酸基团的3-二甲胺基烯丙基磷酸与丙烯酸、丙烯酰胺共聚得到的三元共聚物AA/AM/DMAAPA配置成IOOmL质量浓度为10000mg/L的水溶液，置于250mL圆底烧瓶中，カロ入0.3g离子液[EMM]BF4，通入N2IO~20min，于50°C条件下回流反应2~4h，反应结束后将反应液在50°C条件下减压蒸馏，直至生成胶状产物。将产物置于60°C烘箱内干燥12h，，即得该聚合物-离子液复合物aa/am/dmaapa-[emm]bf4。
2.根据权利要求1所述的聚合物-离子液复合粘土稳定剂的合成方法，其特征在于，所述反应器为圆底烧瓶。
3.根据权利要求1所述的聚合物-离子液复合粘土稳定剂的合成方法，其特征在于，カロ入离子液[EMM]BF4后通入N2IO~20min。
4.根据权利要求1所述的聚合物-离子液复合粘土稳定剂的合成方法，其特征在于，反应温度为50°C。
5.根据权利要求1所述的聚合物-离子液复合粘土稳定剂的合成方法，其特征在于，回流反应时间为2~4h。
6.根据权利要求1所述的聚合物-离子液体复合粘土稳定剂的合成方法，其特征在干，在反应结束后，在50°C条件下`减压蒸馏除去反应物中的水分子，并于60°C下干燥12h。
【文档编号】C08F230/02GK103554357SQ201310501103
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】苟绍华, 杨成, 叶仲斌, 尹婷, 刘曼 申请人:西南石油大学