一种含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂及其合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂及其合成方法，该驱油剂是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基)乙基亚硫酸盐构成的聚合物。合成如下：(1)在烧瓶中加入丙烯酸二甲基氨基乙酯，以1,4-二氧六环为溶剂，对苯二酚为阻聚剂，将溶液加热至回流温度，滴加亚硫酸乙烯酯，反应2-5h，即得2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基)乙基亚硫酸盐；(2)在烧瓶中加入丙烯酰胺、丙烯酸、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基)乙基亚硫酸盐，配成水溶液，加入氧化还原引发剂，在温度30-55℃下反应4-12h，即得聚合物驱油剂。该聚合物表现出良好的水溶性、耐温抗盐性及抗剪切性，其合成方法原理可靠，操作简便，产率较高。
【专利说明】一种含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于石油工业油田驱油提高原油采收率的含亚硫酸盐结构的聚 合物驱油剂及其合成方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济发展，人们对石油的需求量越来越大，然而储量却在不断减少，石 油作为不可再生资源变得越来越宝贵。因此需要对油田进行再开发，提高原油产量。提 高采收率技术是稳定油田原油产量的根本途径。聚合物驱作为提高原油采收率的主要手 段之一，其驱油机理清楚，工艺相对简单，技术日趋成熟。目前，丙烯酰胺类聚合物驱油剂 应用广泛，但其耐温抗盐性能不理想，在高温、高盐油藏条件下使用受到限制。近年来国 内外学者在提高聚合物耐温抗盐性方面开展了大量研究工作，主要有两大方面：一是合成 具有耐温抗盐结构单元的非缔合型丙烯酰胺类聚合物，二是合成具有特殊相互作用的聚 合物驱油剂。在丙烯酰胺共聚物链节上引入具有抑制水解（钟景兴，陈煜，谭惠民.AM/ NVP二元共聚物的溶液性能[J].高分子材料科学与工程，2005, 21 (4) :220-223)、增加分 子链刚性(GouS, LiuM, YeZ, etal. Modification of a nicotinic acid functionalized water-soluble acrylamide sulfonate copolymer for chemically enhanced oil recovery[J]· Journal of Applied Polymer Science, 2〇14，131(8))、强水化能力（刘小 军，于钧，丁伟.两性离子聚丙烯酰胺的合成[J].精细石油化工进展，2010, 8:005)等性 能结构单元，可使聚合物耐温抗盐性能显著改善。
[0003] 磺基甜菜碱是具有季铵盐阳离子及磺酸基阴离子的两性离子化合物，磺酸基具有 很好的化学稳定性，常作为功能结构单元被引入到丙烯酰胺共聚物中，改善共聚物溶解、 抗盐等性质（赵田红，王忠信，谷秋志等.阴离子型AM/AMPS共聚物的合成及性能评价 [J].精细石油化工进展，2007, 7(12) :21-24 ;毛程，丁伟，于涛等.磺基甜菜碱型两性 离子聚合物的盐溶液性质[刀.钻井液与完井液，2011，28(5):5-8 ;￥62,60116,60115，的 al.Synthesis and characterization of a water-soluble sulfonates copolymer of acrylamide and N-allylbenzamide as enhanced oil recovery chemical[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2013, 128 (3) :2003_2011)，含横酸盐共聚物可提高聚合物 在高温、高盐度条件下粘度保留率（叶仲斌，苟光俊，苟绍华等.丙烯酰胺四元共聚磺 酸盐的合成及性能研究[J].化学研究与应用，2012, 24(10) : 1560-1564 ;Gou S，Liu M，Ye Z, et al. Modification of a nicotinic acid functionalized water-soluble acrylamide sulfonate copolymer for chemically enhanced oil recovery[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2014, 131(8))。
[0004] 亚硫酸甜菜碱是含有亚硫酸结构的季铵内盐两性离子，与磺基甜菜碱结构相似。 亚硫酸基结构有较强的水化能力，将其引入丙烯酰胺聚合物中，将使共聚物水溶性改善 (Hardy E E, Marschner F ff. Surfactant compositions comprising betaine/cocoamide complexes and method of making the same:U.S.Patent5, 290, 482[P]· 1994-3-1)。同时 由于聚合物分子链中含有阳离子和阴离子两种离子基团，分子间或分子内因为静电作用， 使聚合物具有较好的抗盐性能（孙玉丽，钱晓琳，吴文辉.聚合物驱油技术的研究进展 [J].精细石油化工进展，2006, 7(2) :26-29)。基于以上观点，本发明设计合成一种水溶性 亚硫酸酯甜菜碱功能单体，并与丙烯酰胺、丙烯酸钠共聚合成一种新型的聚合物驱油剂。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂，该聚合物表现出良 好的水溶性、耐温抗盐性及抗剪切性，能较好地提高原油采收率，具有广阔的市场前景。
[0006] 本发明的另一目的还在于提供该聚合物驱油剂的合成方法，该方法原理可靠，操 作简便，产率较高，且绿色环保。
[0007] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0008] -种含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂，是由丙烯酰胺（AM)、丙烯酸钠（NaAA)、 2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亚硫酸盐（DMAES)三种结构单元构成的AM/NaAA/ DMAES三元聚合物，其粘均分子量为5. 0 X 106-6. 0 X 106,其结构式如下：
[0009]
【权利要求】
1. 一种含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂，是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-(2-丙 烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亚硫酸盐三种结构单元构成的聚合物，粘均分子量为
5. Ο X 106-6. Ο X 106,其结构式如下：
式中x、y为结构单元的摩尔百分数，其中X = 45-53%，y = 45-50%。
2. 如权利要求1所述的含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂的合成方法，依次包括以下步 骤： (1) 在烧瓶中加入一定质量的丙烯酸二甲基氨基乙酯，以1，4-二氧六环为溶剂，对 苯二酚为阻聚剂，将溶液加热至回流温度，在不断搅拌下缓慢滴加亚硫酸乙烯酯，滴加完 毕后，反应2-5h，旋蒸除去溶剂，用乙腈进行重结晶，将所得产物真空干燥，得白色粉末状 2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亚硫酸盐； (2) 在烧瓶中加入丙烯酰胺、丙烯酸、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亚硫酸盐， 配成单体总质量浓度为20-25 %的水溶液，用NaOH溶液调节pH为7-9,通氮气30min，加入 氧化还原类引发剂，继续通氮气30min，在温度30-55°C下反应4-12h，将产物用无水乙醇洗 涤、粉碎、烘干，即得聚合物驱油剂。
3. 如权利要求2所述的含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂的合成方法，其特征在于，所 述步骤（1)中丙烯酸二甲基氨基乙酯与亚硫酸乙烯酯的摩尔比为1:1-1. 5。
4. 如权利要求2所述的含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂的合成方法，其特征在于，所 述步骤（2)中丙烯酰胺、丙烯酸、2-(2-丙烯酰氧乙基二甲氨基）乙基亚硫酸盐的质量百分 数分别为 45-53 %、45-50 %、2-5 %。
5. 如权利要求2所述的含亚硫酸盐结构的聚合物驱油剂的合成方法，其特征在于，所 述步骤（2)中引发剂为亚硫酸氢钠和过硫酸铵溶液，亚硫酸氢钠和过硫酸铵的摩尔比为 1:1，引发剂加量为单体总质量的0. 1-0. 5%。
【文档编号】C08F220/56GK104152131SQ201410321753
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】苟绍华, 何杨, 马永涛, 夏鸿, 罗珊, 周艳婷 申请人:西南石油大学