专利名称：聚合物驱油剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚合物分子复合方法制备驱油剂。
聚合物驱油是化学驱油中的一大类。在三次采油技术中，采用聚合物驱油可大幅度提高油田采收率，获得重大的经济效益和社会效益。目前，常见的聚合物驱油剂主要有以下几种1.以聚丙烯酰胺(PAM)为主的合成聚合物驱油剂，如部分水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠盐等(何勤功，古大治等，油田开发用高分子材料，石油工业出版社(1990))。这类驱油剂具有较强的增粘能力，但抗剪切性差，在油藏条件下，结构性能不稳定。
2.天然高分子多糖发酵生成的Xanthan胶(J.Taker，et al.，Polym.Prepr.，1981，22(2)，14-17)。Xanthan胶增粘、抗盐、抗剪切性好，但易受微生物侵蚀，使用温度低，注入性差，价昂，给实际应用带来困难。
3.丙烯酰胺与一系列不同链长的N-取代丙烯酰胺疏水共聚物(Turner，S.R.et al.，U.S.Patent，4521580,1985)。由于疏水基在水相中形成缔合结构，可以增加溶液粘度，降低其对温度、盐及剪切作用的敏感性。这类聚合物合成工艺复杂，价格昂贵。
本发明针对现有技术的不足提供了一种聚合物驱油剂的制备方法。其特点是以现在广泛使用的聚合物驱油剂PAM为基础材料，用共聚方法制备数种结构互补的水溶性高分子，再通过这些结构互补的高分子链间较强的库仑力、氢键等相互作用形成高分子复合物。利用分子复合物强的分子间力和特殊的分子复合结构控制和改进聚合物构象、超分子结构及其同井下流体的相互作用，增大分子的流体力学半径，获得低浓度下增粘效果显著的均相复合溶液，即分子复合型新型聚合物驱油剂。
本发明提供的聚合物驱油剂的制备方法1.聚合物的制备(1.)(丙烯酰胺-丙烯酸)共聚物(P(AM-AA))的制备按重量份称取丙烯酰胺(AM)1-10份，丙烯酸(AA)1-10份，过硫酸钾0.1-1.0份，亚硫酸钠0-1.0份和去离子水80-98份加入到装配有温度计、搅拌器、氮气入口和回馏冷凝器的三颈瓶中，调节pH值至5-6，在氮气氛下搅拌，升温至40-80℃，反应5-10小时，然后降温出料，获得透明粘稠的P(AM-AA)共聚物溶液，P(AM-AA)共聚物溶液也可通过在碱性条件下于60-80℃使PAM水解获得，其中AA含量为10-60(mol％)。P(AM-MAA)制备方法同P(AM-AA)，仅将MAA代替AA。
(2.)(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)共聚物(P(AM-DMDAAC))的制备按重量份称取丙烯酰胺1-10份，二甲基二烯丙基氯化铵1-10份，过硫酸钾0.1-1.0份，亚硫酸钠0-1.0份和去离子水80-98份加入到同前(1.)的设备中，调节pH值至3-6，在氮气氛下搅拌升温至40-80℃，反应5-10小时，然后降温出料，即可获得具有一定粘度的透明共聚物P(AM-DMDAAC)溶液。
(3.)丙烯酸和甲基丙烯酸均聚物的制备按重量份称取丙烯酸5-15份，过硫酸钾0.1-1.0份，去离子水85-95份加入到同前(1.)的设备中，在氮气氛下搅拌升温至60-80℃，反应2-5小时，降温出料，获得粘稠的聚丙烯酸(PAA)溶液。甲基丙烯酸均聚物(PMAA)的制备同PAA的制备方法，仅将MAA代替AA。
2.聚合物驱油剂的制备(1.)含阴离子基团共聚物与含阳离子基团共聚物之间的复合聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)复合是将浓度为500-4000ppm的P(AM-AA)水溶液10-70份和浓度为500-4000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液30-90份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀后，即可获得均相的具有显著增粘效果的二元复合溶液，静置三天，于25℃测其表观粘度。
(2.)含阴离子基团聚合物与含非离子基团聚合物之间的复合聚丙烯酸/聚氧化乙烯(PAA/PEO)复合是将浓度为5000-20000ppm的PAA水溶液10-75份和浓度为5000-20000ppm的PEO(市售工业品)水溶液10-75份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀后，即可获得均相的具有显著增粘效果的二元复合溶液，静置三天，于25℃测其表观粘度。PMAA/PEO复合方法同PAA/PEO复合，仅将PMAA代替PAA。
(3.)含阴离子基团共聚物与含阳离子基团共聚物和含非离子基团聚合物复合聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)/聚氧化乙烯复合是将浓度为500-20000ppm的P(AM-AA)水溶液10-75份，浓度为500-20000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液10-75份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀后，获得均相的二元复合溶液，再将浓度为4000-20000ppm的PEO水溶液10-75份加入到上述二元复合溶液中，搅拌均匀，即可获得具有增粘效果的三元复合溶液，或将浓度为5000-20000ppm的PAA水溶液10-75份和浓度为5000-20000ppm的PEO水溶液10-75份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀，获得均相的二元复合溶液，再将浓度为500-2000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液10-75份加入到上述二元复合溶液中，搅拌均匀，也可获得具有增粘效果的三元复合溶液，静置三天，于25℃测其表观粘度。
图1、图2和图3所示为聚合物驱油剂的主要性能。
图1为溶液浓度2000ppm时，P(AM-AA)/P(AM-DMDAAC)复合溶液粘度及其组份聚合物溶液粘度随pH值的变化。
由图1可见，pH值在6-12范围内，复合溶液粘度均高于组份聚合物溶液粘度，pH值为8时，复合溶液粘度达44.0mPa.s，比同浓度的P(AM-AA)溶液的粘度提高2倍多。
图2为复合溶液pH值在6-9时，溶液浓度对复合增粘效果的影响。
图2表明，溶液浓度在500-4000ppm范围内，具有增粘效果，浓度大于1000ppm以后，复合溶液粘度明显高于组份聚合物溶液粘度和按共混规则计算的混合溶液粘度，浓度为2000ppm时，复合溶液粘度高达62.0mPa.s，比同浓度的P(AM-AA)溶液粘度高出2倍多。
图3为剪切速率对复合溶液粘度及其组份聚合物溶液粘度的影响。
图3表明，在较宽的剪切速率范围内(0-200s-1)，上述复合体系均具有较显著的复合增粘效果。
本发明具有如下优点1.通过高分子间的分子复合是制备聚合物驱油剂的有效途径。分子复合可有效地增大分子的流体力学半径，获得低浓度(2000ppm以下)下具有显著增粘效果的均相复合溶液。
2.可采用分子量较小的聚合物进行分子复合到一定粘度，有利于提高聚合物驱油剂的抗剪切性能。
3.本发明方法简单，原料成本低，产品粘度可以控制。
实施例1.将P(AM-AA)及P(AM-DMDAAC)分别配制成2000ppm的水溶液，用氢氧化钠或稀盐酸调节溶液pH值至7-9。称取50克P(AM-DMDAAC)溶液逐渐加入到50克P(AM-AA)溶液中(其中AA含量为48.4mol％)，搅拌均匀，获得均相的二元复合溶液，静置三天，用NDJ-1型旋转式粘度计于25℃测复合溶液粘度为62.0mPa.s，P(AM-AA)和P(AM-DMDAAC)组份溶液粘度分别为17.0mPa.s和1.5mPa.s。
2.按照实施例1方法，将15克P(AM-DMDAAC)溶液逐渐加入到35克P(AM-AA)溶液中，搅拌均匀，静置三天，于25℃测复合溶液粘度为42.0mPa.s。
3.将PMAA，PEO分别配制成15000ppm的水溶液，用氢氧化钠或稀盐酸调节溶液的pH值至4-6，称取20克PEO水溶液逐渐加入到20克PMAA水溶液中，搅拌均匀后再加入40克去离子水稀释，获得浓度为7500ppm的PMAA/PEO复合溶液，25℃时测得复合溶液粘度为42.2mPa.s，而相同浓度的PMAA和PEO溶液粘度分别为33.0mPa.s和8.5mPa.s。
4.将PAA，PEO分别配制成10000ppm的水溶液。称取15克PEO水溶液逐渐加入到5克PAA水溶液中，搅拌均匀，可获得浓度为10000ppm的PAA/PEO复合溶液。25℃时测得复合溶液粘度为35.5mPa.s，高于按共混规则计算得到的混合溶液粘度18.0mPa.s。
5.按实施例4方法制备PAA/PEO复合溶液，然后称取5克浓度为2000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液逐渐加入到20克PAA/PEO复合溶液中，搅拌均匀，可获得浓度为8400ppm的三元复合溶液，25℃时测复合溶液粘度为43.0mPa.s，而PAA/PEO和P(AM-DMDAAC)溶液粘度分别为35.5mPa.s和6.2mPa.s。
权利要求
一种聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于1.聚合物的制备(1.)(丙烯酰胺-丙烯酸)共聚物(P(AM-AA))的制备按重量份称取丙烯酰胺(AM)1-10份，丙烯酸(AA)1-10份，过硫酸钾0.1-1.0份，亚硫酸钠0-1.0份和去离子水80-98份加入到装配有温度计、搅拌器、氮气入口和回馏冷凝器的三颈瓶中，调节pH值至5-6，在氮气氛下搅拌，升温至40-80℃，反应5-10小时，然后降温出料，获得透明粘稠的P(AM-AA)共聚物溶液，P(AM-AA)共聚物溶液也可通过在碱性条件下于60-80℃使PAM水解获得，其中AA含量为10-60(mol％)，P(AM-MAA)制备方法同P(AM-AA)，仅将MAA代替AA，(2.)(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)共聚物(P(AM-DMDAAC))的制备按重量份称取丙烯酰胺1-10份，二甲基二烯丙基氯化铵1-10份，过硫酸钾0.1-1.0份，亚硫酸钠0-1.0份和去离子水80-98份加入到同前(1.)的设备中，调节pH值至3-6，在氮气氛下搅拌升温至40-80℃，反应5-10小时，降温出料，即可获得具有一定粘度的透明共聚物P(AM-DMDAAC)溶液，(3.)丙烯酸和甲基丙烯酸均聚物的制备按重量份称取丙烯酸5-15份，过硫酸钾0.1-1.0份，去离子水85-95份加入到同前(1.)的设备中，在氮气氛下搅拌升温至60-80℃，反应2-5小时，降温出料，即可获得粘稠的聚丙烯酸(PAA)溶液，甲基丙烯酸均聚物(PMAA)的制备同PAA的制备方法，仅将MAA代替AA，
2.聚合物驱油剂的制备(1.)含阴离子基团共聚物与含阳离子基团共聚物之间的复合聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)复合是将浓度为500-4000ppm的P(AM-AA)水溶液30-90份和浓度为500-4000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液10-70份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀，即可获得均相的具有显著增粘效果的二元复合溶液，静置三天，于25℃测其表观粘度，(2.)含阴离子基团聚合物与含非离子基团聚合物之间的复合聚丙烯酸/聚氧化乙烯(PAA/PEO)复合是将浓度为5000-20000ppm的PAA水溶液10-75份和浓度为5000-20000ppm的PEO(市售工业品)水溶液10-75份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀，即可获得均相的具有显著增粘效果的二元复合溶液，静置三天，于25℃测其表观粘度，(3.)含阴离子基团共聚物与含阳离子基团共聚物和含非离子基团聚合物复合聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)/聚氧化乙烯复合是将浓度为500-20000ppm的P(AM-AA)水溶液10-75份，浓度为500-20000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液10-75份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀，获得均相的二元复合溶液，再将浓度为5000-20000ppm的PEO水溶液10-75份加入到上述二元复合溶液中，搅拌均匀，即可获得具有增粘效果的三元复合溶液，或将浓度为5000-20000ppm的PAA水溶液10-75份和浓度为5000-20000ppm的PEO水溶液10-75份逐渐加入到装配有搅拌器的复合釜中，搅拌均匀，获得均相的二元复合溶液，再将浓度为500-2000ppm的P(AM-DMDAAC)水溶液10-75份加入到上述二元复合溶液中，搅拌均匀，也可获得具有增粘效果的三元复合溶液，静置三天，于25℃测其表观粘度。
全文摘要
一种聚合物驱油剂的制备方法，其特点是通过结构互补的两种或多种高分子链间的分子复合制备聚合物驱油剂。利用具有互补结构的高分子链间较强的库仑力、氢键等相互作用，形成高分子复合物，获得低浓度下增粘效果显著的均相复合溶液。
文档编号C08L33/02GK1152587SQ9511321
公开日1997年6月25日 申请日期1995年12月20日 优先权日1995年12月20日
发明者王琪, 淡宜, 徐僖 申请人:四川联合大学