本发明涉及油田三次采油技术领域，尤其是涉及能够在热水、蒸汽及高温烟道气环境下提高油田采收率的一种耐高温泡沫剂及其制备方法。
技术背景
现代工业飞速发展，能源的消耗也在不断地增加，作为主要能源之一的石油，其开采已进入开发后期。为了采出更多的矿藏石油，提高石油的采收率，三次采油技术的研究至关重要。目前，国内投入了大量的人力和物力对三次采油技术进行相关研究，在我国的油田中，由于稠油比例高，三次采油中的热力采油技术，如蒸汽驱、蒸汽吞吐、高温烟道气驱等热力采油技术的应用正日益广泛。
由于蒸汽、烟道气等热流体，密度小、流动性强，其在地层空隙里气窜现象严重，流失比例大，限制了蒸汽驱和烟道气驱的应用。而泡沫剂作为三次采油的一种重要技术手段，可在地层空隙里形成泡沫，有效堵塞地层渗透率高的无油区域，强制蒸汽和烟道气直接作用于油藏储层，增加蒸汽和烟道气波及面积，提高采收。泡沫剂同时作为表面活性剂，其油/水相界面张力低，具有一定的洗油能力。尽管泡沫剂作为通用技术在油田开发上应用广泛，但在热力采油领域，由于其需要耐受300℃的高温，同时要保持良好的泡沫性能，一般的泡沫剂达不到此技术要求。
为了避免烟道气污染，同时实现烟道气的二次利用，目前利用油田现场锅炉烟道气作为热流体直接注入储层提高采收率的方法得到了显著的发展。采用高温烟道气作为热流体可以显著提高热效率，例如胜利油田注汽锅炉的平均热效率为85％，其中排烟温度240℃，热损失9.8％，如将产生的水蒸气与烟道气一同注入油层，无烟道气排放，热效率提高到95％～99％。此外还可减少二氧化碳排放，符合当今减排环保的趋势。高温烟道气的主要成分是氮气、二氧化碳、氧气以及高温水蒸气，而目前油田应用的普通泡沫剂起泡能力受温度、氧气和二氧化碳影响大，导致泡沫性能大幅下降，达不到理想泡沫液膜的封堵调剖效果，使得采收率提高不明显。
因此，发明一种应用于油田热力采油技术领域中、能够在热水、蒸汽及高温烟道气环境下提高油田采收率的耐高温泡沫剂有着广泛的前景。
中国专利cn201010260748.7公开一种泡沫剂组合物及其用途，主要解决现有泡沫驱强化采油技术中存在的泡沫剂热稳定性差，遇二价离子沉淀，不能满足高温、高矿化度地层泡沫驱需要的问题。采用含有脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐和水的泡沫剂组合物的技术方案，可用于三次采油泡沫驱中。
中国专利申请cn201711219887.3公开一种耐高温辅助蒸汽驱用泡沫剂，该泡沫剂包括以下重量份的成分：发泡剂5-10份、稳泡剂10-30份和水60-85份；所述的发泡剂为含亚氨基的聚醚磺酸盐。其泡沫剂耐高温，但未见在二氧化碳、氧气等条件下的泡沫性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供应用于油田三次采油领域中，在高温、二氧化碳、氧气等条件下，均能够保持优良的泡沫性能，能够耐受高温烟道气复杂环境的一种耐高温泡沫剂。
本发明的另一目的在于提供一种耐高温泡沫剂的制备方法。
本发明所述耐高温泡沫剂由6-丙烯酰氨基己酸、甲基丙烯磺酸钠和1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮进行共聚反应生成。
所述耐高温泡沫剂的分子结构式如下：
式中，x,y,z表示聚合度，x为200～500，y为100～300，z为100～400。
所述6-丙烯酰氨基己酸、甲基丙烯磺酸钠和1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮三种单体的质量比为(40～60)︰(10～20)︰(20～50)。
所述共聚反应所得的共聚物分子量在4×104～10×104。
所述耐高温泡沫剂使用时将其制备成水溶液，在水中的质量浓度为20％～60％。
所述耐高温泡沫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将甲基丙烯磺酸钠和引发剂过硫酸盐加入到烧瓶中，打开磁力搅拌器加热搅拌开关，同时将6-丙烯酰氨基己酸和1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮提前混合后加入滴液泵；
2)温度上升至30～50℃后，打开滴液泵开关将6-丙烯酰氨基己酸和1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮混合物注入烧瓶中，注入时间为10～50min；
3)注入完毕后，升高温度至60～80℃，保温1～3h后加入0.05％～0.2％醌类阻聚剂终止聚合反应，持续20～60min后，冷却至室温，分离提纯即得所述耐高温泡沫剂。
所述醌类阻聚剂可选自对苯醌、四氯苯醌、萘醌等中的一种。
本发明制备的耐高温泡沫剂和水复配后得到水溶液，该水溶液可应于三次采油中。水溶液的质量百分浓度可为0.1％～5％。
在高温、二氧化碳、氧气等条件下，普通泡沫剂性能稳定性差，而本发明制备的泡沫剂依然能够保持优良的泡沫性能，能够耐受高温烟道气的复杂环境。
与现有技术相比，本发明的三次采油用耐高温泡沫剂具有以下突出优点：
1)采用成本低、易获取的羧基作为活性和亲水基团，保证了泡沫剂具有良好的起泡性能(50℃常压起泡体积大于500ml)和低的界面活性张力(与胜利原油界面张力可达10-3mn/m)；
2)甲基丙烯磺酸钠则能发挥良好的稳泡作用，有效提高泡沫的稳定性和耐温性；
3)6-丙烯酰氨基己酸、甲基丙烯磺酸钠均为强亲水结构，另加入易获取、极性适中、热稳定性强的吡咯烷酮结构调节极性和空间结构；
4)6-丙烯酰氨基己酸、甲基丙烯磺酸钠和1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮三种单体聚合反应易发生，反应条件温和，容易控制反应进程，且含有稳定的长链烷基-(ch2-ch2)n-结构，使得泡沫剂在耐温性方面具有突出的优点，具有更好的稳定性(半衰期可达140min)；
5)三种单体的主要官能团难以与二氧化碳、氧气发生化学反应，能够在高温烟道气环境中保持稳定的泡沫性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：泡沫剂耐温性测试
将1.5g甲基丙烯磺酸钠配置成溶液倒入四口烧瓶中，将四口烧瓶固定在铁架台上，注意烧瓶和恒温磁力搅拌器的距离，保证烧瓶底部刚好接触油浴锅底部，接上球形冷凝管，打开冷凝水开关。将5g6-丙烯酰氨基己酸和3.5g1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮溶于水配成溶液转移到滴液泵中，调节滴液泵速率待用。将0.4gk2s2o8配制成溶液并加入到装有甲基丙烯磺酸钠溶液的烧瓶中，待磁力搅拌器加热升温到30℃时，打开装有6-丙烯酰氨基己酸和1-丙i烯酰氧基-2-吡咯烷酮混合溶液的滴液泵开关，将混合溶液逐滴滴加到甲基丙烯磺酸钠溶液的烧瓶中，滴加时间为30min，滴加完毕后，在70℃下继续反应2h，加入0.1g对苯醌，继续保温40min，冷却后分离提纯后即得泡沫剂成品。
将泡沫剂配制成质量浓度为0.4％的溶液，分成三份，一份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，一份在300℃高压下进行泡沫性能测试，一份放入高温高压反应釜中300℃老化处理72h后，再在泡沫仪中进行泡沫性能测试。测试结果如表1所示。
实施例2：泡沫剂耐温性测试
将1.75g甲基丙烯磺酸钠配置成溶液倒入四口烧瓶中，将四口烧瓶固定在铁架台上，注意烧瓶和恒温磁力搅拌器的距离，保证烧瓶底部刚好接触油浴锅底部，接上球形冷凝管，打开冷凝水开关。将5.5g6-丙烯酰氨基己酸和4g1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮溶于水配成溶液转移到滴液泵中，调节滴液泵速率待用。将0.4gk2s2o8配制成溶液并加入到装有甲基丙烯磺酸钠溶液的烧瓶中，待磁力搅拌器加热升温到30℃时，打开装有6-丙烯酰氨基己酸和1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮混合溶液的滴液泵开关，将混合溶液逐滴滴加到甲基丙烯磺酸钠溶液的烧瓶中，滴加时间为30min，滴加完毕后，在70℃下继续反应2h，加入0.1g对苯醌，继续保温40min，冷却后分离提纯后即得泡沫剂成品。
将泡沫剂配制成质量浓度为0.4％的溶液，分成3份，1份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，1份在300℃高压下进行泡沫性能测试，1份放入高温高压反应釜中300℃老化处理72h后，再在泡沫仪中进行泡沫性能测试。泡沫剂耐温性测试测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，利用不同单体质量比合成的泡沫剂在经过300℃老化处理72h后，泡沫的起泡体积和半衰期变化很小，衰减幅度都控制在5％以内，且能够耐受300℃的高温，在300℃高压的环境下起泡体积和半衰期变化不大，说明泡沫剂耐高温性能良好。
实施例3：泡沫剂耐co2测试
按实施例1的方法制备合成泡沫剂，醌类阻聚剂可使用四氯苯醌，将泡沫剂配制成质量浓度为0.4％的溶液，分成两份，一份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，另一份在相同温度和压力下额外通入100％体积分数的co2气体进行泡沫性能测试。测试结果如表2所示。
实施例4：泡沫剂耐co2测试
按实施例2的方法制备合成泡沫剂，醌类阻聚剂可使用萘醌，将泡沫剂配制成质量浓度为0.4％的溶液，分成两份，一份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，另一份在相同温度和压力下额外通入100％体积分数的co2气体进行泡沫性能测试。泡沫剂耐co2性测试结果如表2所示：
表2
由表2可以看出，利用不同单体质量比合成的泡沫剂在额外通入100％体积分数co2后，泡沫的起泡体积和半衰期变化均很小，可以认为是在正常误差范围以内，说明泡沫剂耐co2性能良好。
实施例5：泡沫剂耐o2测试
按实施例1的方法制备合成泡沫剂，将泡沫剂配制成质量浓度为0.4％的溶液，分成两份，一份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，另一份在相同温度和压力下额外通入100％体积分数的o2气体进行泡沫性能测试。测试结果如表3所示。
实施例6：泡沫剂耐o2测试
按实施例2的方法制备合成泡沫剂，将泡沫剂配制成质量浓度为0.4％的溶液，分成两份，一份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，另一份在相同温度和压力下额外通入100％体积分数的o2气体进行泡沫性能测试。泡沫剂耐o2性测试结果如表3所示：
表3
由表3可以看出，利用不同单体质量比合成的泡沫剂在额外通入100％体积分数o2后，泡沫的起泡体积和半衰期都几乎保持不变，说明泡沫剂耐o2性能良好。
实验证明，本发明制备的泡沫剂解决了当前普通泡沫剂不能在高温烟道气环境中保持稳定的泡沫性能的问题，能够有效的耐受300℃高温以及co2和o2的复杂环境，在高温烟道气条件下仍然保持稳定的泡沫性能，具有良好的封堵调剖能力，提高了原油的采收率。