一种丙烯酰胺系接枝共聚物及其制备方法和应用以及驱油用组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种丙烯酰胺系接枝共聚物、一种丙烯酰胺系接枝共聚物的制备方 法、由该方法制备得到的丙烯酰胺系接枝共聚物、所述丙烯酰胺系接枝共聚物在驱油剂中 的应用以及含有所述丙烯酰胺系接枝共聚物的驱油用组合物。
【背景技术】
[0002] 化学驱是提高三次采用中原油采收率的一种非常重要的方法。通常，化学驱可以 分为聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱和复合驱。目前，三次采油中主要使用的聚合物为部分 水解聚丙烯酰胺（HPAM)及其衍生物。这主要是因为聚丙烯酰胺水溶液具有较高的粘度、较 好的增稠、絮凝以及流变调节作用。其制备及应用方法的专利有CN1168894A、CN1057057A、 CN101157741A、CN1542027A、CN1891725A等。然而聚丙烯酰胺存在着盐敏、热降解和机械降 解等性能方面的缺陷，例如，当聚丙烯酰胺的水溶液中加入无机盐时，因阳离子浓度增大， 中和了羧基阴离子的负电荷，破坏了双电层结构，聚丙烯酰胺分子链由松散的伸展状态恢 复到紧密的卷曲状态，分子线团尺寸变小，分子间摩擦力变小，溶液粘度因而降低；在高温 条件下，聚丙烯酰胺会发生明显的热氧降解和水解作用，使溶液粘度降低；此外，当线性聚 丙烯酰胺被置于高剪切应力场中，分子链会发生断裂，从而发生机械降解。聚丙烯酰胺的上 述缺点使其应用受到了一定的限制。对聚丙烯酰胺的改性可以改变丙烯酰胺的分子结构以 克服其固有的弱点。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-甲基丙磺酸是一种重要的丙烯酰胺衍生物，并且也是一种水溶性阴离子单体，它 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2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸具有耐盐性、水分散性及耐高温性。关于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其共聚物 的合成方法有 CN103396778A、CN1884321A、CN1869080A 等。
[0003] 复合驱是将两种以上的驱油成分组合使用的驱油方式，其驱油效率通常高于单一 成分的驱油剂。目前油田使用的复合驱中，将表面活性剂和聚合物复配使用时，在地层运移 过程中二者易发生"色谱分离"现象，使复配体系偏离所设计的配方，从而导致驱油效率大 大下降。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷提供一种具有较高表面活性、增粘性和 耐温抗盐性的丙烯酰胺系接枝共聚物及其制备方法和应用以及一种能够提高原油采收率 的含有所述丙烯酰胺系接枝共聚物的驱油用组合物。
[0005] 通过醚化、酯化等化学反应在纤维素中引入亲水基，破坏纤维素分子间的氢键缔 合，使其不能够结晶而溶于水，通过上述方法改性的纤维素一般称为水溶性纤维素。由于水 溶性纤维素具有一般表面活性剂所不具备的优点（如增粘性能），所以将水溶性纤维素及 其衍生物开发成为高分子表面活性剂成为目前的研究热点。本发明的发明人通过深入地研 究，发现使下述式（6)所示的单体、下述式（7)所示的单体和下述式（5)表示的化合物（即 水溶性纤维素的衍生物）共聚得到的聚合物，由于式（5)所示的化合物具有较高的表面活 性、下述式（7)所示的单体具有较强的抗盐和耐温性能，所以使得含有该聚合物的水溶液 在高温、高盐条件下能够保持较高的表观粘度，并且能够降低水溶液的表面张力。
[0006] 本发明提供一种丙烯酰胺系接枝共聚物，其中，所述丙烯酰胺系接枝共聚物含有 结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为式（1)所示的结构单元，所 述结构单元B为式（2)所示的结构单元，所述结构单元C为式（3)所示的结构单元；且以所 述丙烯酰胺系接枝共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为50-99 摩尔％，所述结构单元B的含量为0. 001-10摩尔％，所述结构单元C的含量为0. 5-40摩 尔％ ;所述丙烯酰胺系接枝共聚物的粘均分子量为500万-1300万；
[0008] 其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基；R 2、R3和R4各自独立地为 H、-CH2CH2SO3M1基团或
基团，M1为钠或钾，R9为C2-C16的烷基， 且R2、R3和R4中至少有一个-CH2CH 2SO具基团和一个
基团；R6和 R7各自独立地为C1-C4的烷基，R8为C1-C4的亚烷基，M2为钠或钾。
[0009] 本发明还提供一种丙烯酰胺系接枝共聚物的制备方法，该方法包括：
[0010] (1)在催化剂的存在下，在非质子极性溶剂中使取代度为0. 3-1. 5的磺乙基纤维 素与式（4)所示的对烷基苄卤接触，并分离出接触后所得产物中的式（5)所示的化合物，
[0013] 其中，取代度为0. 3-1. 5的磺乙基纤维素的取代基团为-CH2CH2SO3M1基团，M 1为 钠或钾；R9为C2-C16的烷基，X为氟、氯或溴；R2、R 3和R4各自独立地为H、-CH2CH2SO具
基团，η为230-290的整数，且R2、R 3和R4中至少有一 个-CH2CH2SO3M1基团和一个
[0014] (2)在引发剂的存在下，在溶液聚合条件下，在水中使式（5)所示的化合物与式 (6)所示的单体和式（7)所示的单体接触，
[0016] 其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基；R 6和R7各自独立地为C1-C4的 烷基，R8为C1-C4的亚烷基，M 2为钠或钾。
[0017] 本发明还提供了由上述方法制备的丙烯酰胺系接枝共聚物。
[0018] 此外，本发明还提供了上述丙烯酰胺系接枝共聚物在驱油剂中的应用。
[0019] 本发明进一步提供了一种驱油用组合物，其中，该驱油用组合物含有上述丙烯酰 胺系接枝共聚物以及碱性物质和/或表面活性剂，且以驱油用组合物的总量为基准，所述 丙烯酰胺系接枝共聚物的含量为30-90重量％，碱性物质和表面活性剂的总量为10-70重 量％。
[0020] 含有根据本发明的丙烯酰胺系接枝共聚物的水溶液表面张力小，在高温、高矿化 度的条件下仍然有较高的表观粘度。具体地，含有实施例1-4的丙烯酰胺系接枝共聚物的 水溶液（用蒸馏水配制）的表面张力为38-42mN/s，在85°C、矿化度为32868mg/L的条件下， 含有实施例1-4的丙烯酰胺系接枝共聚物的水溶液的表观粘度大于15mPa · s。
[0021 ] 本发明提供的驱油用组合物，用其配制的溶液可以显著提高高温、高矿化度的油 藏的原油采收率。
[0022] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0023] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0024] 图1是根据本发明实施例1制备得到的丙烯酰胺系接枝共聚物的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0025] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026] 本发明提供一种丙烯酰胺系接枝共聚物，其中，所述丙烯酰胺系接枝共聚物含有 结构单元A、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为式（1)所示的结构单元，所 述结构单元B为式（2)所示的结构单元，所述结构单元C为式（3)所示的结构单元；且以所 述丙烯酰胺系接枝共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为50-99 摩尔％，所述结构单元B的含量为0. 001-10摩尔％，所述结构单元C的含量为0. 5-40摩 尔％ ;所述丙烯酰胺系接枝共聚物的粘均分子量为500万-1300万；优选地，以所述丙烯酰 胺系接枝共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为90-98. 5摩尔％， 所述结构单元B的含量为0. 5-5摩尔％，所述结构单元C的含量为1-5摩尔％;所述丙烯酰 胺系接枝共聚物的粘均分子量为950万-1100万；
[0028] 其中，R1和R5各自独立地为H或者C1-C4的烷基，优选为H或者甲基；R2、R 3和R4 各自独立地为H、-CH2CH2SO具基团或者
R9为C2-C16的烷 基，且R2、R3和R4中至少有一个-CH2CH 2SO具基团和一个
选地，R9为C8-C12的烷基；R6和R7各自独立地为C1-C4的烷基，优选为甲基；R S为C1-C4的 亚烷基，优选为亚甲基；M1和M2各自独立地为钠或钾。
[0029] 在本发明中，所述C1-C4的烷基的实例可以包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异 丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。
[0030] 在本发明中，所述C2-C16的烷基的实例可以包括但不限于：乙基、正丙基、异丙 基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、正己基、正辛基、正癸 基、十二烷基、十六烷基。
[0031] 所述C1-C4的亚烷基的实例可以包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚丙基和亚丁 基。所述亚烷基是指烷烃失去两个氢原子后的残基，所述两个氢原子可以为同一个碳原子 上的两个氢原子，也可以不同碳原子上的