一种长链烷基季铵盐单体、其制备方法及缔合聚合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田化学助剂技术领域，尤其涉及一种长链烷基季铵盐单体、其制备 方法及缔合聚合物。
【背景技术】
[0002] 石油开采过程可分为一次采油、二次采油和三次采油。一次和二次采油均通过物 理方法采油，其采收率可达30%~40%，但经过一次、二次采油的地层中还残留了大部分原 油。我国的主要油田已经相继进入二次采油后期阶段，为了提高现有油田的采收率，三次采 油技术得到日益广泛的应用。
[0003] 三次采油中目前较为有效的方式是通过聚合物驱、聚表二元驱或聚表碱三元驱来 提高原油采收率。聚合物驱是指在注入水中加入少量的聚合物，依靠增大水相粘度和降低 油层渗透率来起到提高波及系数以及提高采收率的作用。聚合物驱在我国化学驱提高采收 率技术中占据了重要的地位。
[0004] 传统的聚合物驱油剂主要是部分水解的聚丙烯酰胺，它依赖于高分子量和聚合物 分子链上的离子和强极性侧基的排斥作用而达到增粘效果。目前常采用N-烷基丙烯酰胺、 烷基丙烯酸酯等油溶性疏水单体合成疏水缔合聚合物，合成过程中需采用大量表面活性 剂，而在后处理过程中需要除去表面活性剂，不利于聚合物工业化生产。
[0005] 将可聚合表面活性剂作为聚合单体聚合得到聚合物驱油剂，可解决上述问题。但 是，随着油田的不断开发，开采油藏条件不断恶化，油田开采正逐步进入高温高盐的二类、 三类油藏区块，这对聚合物的耐温抗盐性提出了更高的要求，现有的可聚合表面活性剂聚 合得到的驱油聚合物存在耐高温性差和抗盐性差的缺点，在高温高盐环境下增粘性能较 差，难以满足该类油藏的应用，从而限制了该类油藏的开发。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种长链烷基季铵盐单体、其制备方法及缔合聚合物，采 用本发明提供的长链烷基季铵盐单体聚合得到的缔合聚合物在高温高盐环境下具有较好 的增粘性能。
[0007] 本发明提供一种长链烷基季铵盐单体，具有式1所示结构：
[0008]
[0009] 式1中，Ri为亚芳基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0010] 优选的，在式1中，所述R为CIO~C18的烷基；
[0011] X 为 C1 或 Br。
[0012] 优选的，在式1中，所述R!包括亚苯基。
[0013] 本发明提供一种长链烷基季铵盐单体的制备方法，包括以下步骤：
[0014] A)将丙烯酰氯、式2所示化合物进行反应，得到式3所示化合物；
[0015]
[0016] B)将所述步骤A)中得到的式3所示化合物与卤代烃RX混合后进行反应，得到式1所 示长链烷基季铵盐单体；
[0017]
[0018] 其中，Ri为亚芳基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0019]优选的，所述步骤A)中反应的温度为-10~10°C ;
[0020] 所述步骤A)中反应的时间为2~12小时。
[0021] 优选的，所述式2所示化合物包括N，N_二甲基对苯二胺。
[0022] 优选的，所述式2所示化合物和丙烯酰氯的摩尔比为1: (0.5~3)。
[0023] 优选的，所述步骤B)中式3所示化合物和卤代烃的摩尔比为1:(0.5~3)。
[0024]优选的，所述步骤B)中反应的温度为40~80°C ;
[0025] 所述步骤B)中反应的时间为24~48小时。
[0026] 本发明提供一种缔合聚合物，包括式4~式7所示结构的重复单元：
[0027]
[0028] 式7中，Ri为亚芳基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0029]本发明提供了一种长链烷基季铵盐单体，具有式1所示结构，式1中，Ri为亚芳基，R 为C8~C20的烷基，X为卤素。本发明中的烷基季铵盐单体可聚合基团为丙烯酰胺基团上的 双键，活性相对较高，在共聚过程中具有较高的转化率，更有利于构建超分子溶液结构；同 时分子结构中除常规的长链烷基外，还引入了苯环结构，该种结构具有大的空间位阻和刚 性，利于抑制分子内缔合作用，使得主链分子结构更为舒展，具有更佳的增粘性能，聚合物 溶液具备更优异的耐温抗盐性能。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例6~10得到的缔合聚合物的增粘性测试结果。
【具体实施方式】
[0032] 本发明提供了一种长链烷基季铵盐单体，具有式1所示结构：
[0033]
[0034] 式1中，为亚芳基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0035] 本发明提供的长链烷基季铵盐聚合得到的缔合聚合物在高温高盐条件下具有较 好的增粘性能。
[0036] 在本发明中，所述长链烷基季铵盐单体为可聚合阳离子表面活性剂，式1中，心为 亚芳基，优选选自亚苯基;R为C8~C20的烷基，优选为C10~C18的烷基，更优选为C12~C16 的烷基;最优选为C13~C14的烷基;X为卤素，优选为C1或Br。
[0037] 具体的，所述长链烷基季铵盐单体优选为如下结构：
[0038]
[0039]
[0040] 本发明还提供了一种长链烷基季铵盐单体的制备方法，包括以下步骤：
[0041] A)将丙烯酰氯和式2所示化合物进行反应，得到式3所示化合物；
[0042]
[0043] B)将所述步骤A)中得到的式3所示化合物与卤代烃RX混合后进行反应，得到式1所 示长链烷基季铵盐单体；
[0044]
[0045] 式1中，R!为亚芳基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[nn/iAl
[0047] 本发明优选按照式7所示反应方程式进行所述步骤A)的反应，本发明优选将丙烯 酰氯、式2所示化合物在溶剂中混合，进行反应，得到式3所示化合物。本发明优选将所述式2 所示化合物和丙烯酰氯分别与溶剂混合，然后再将所述丙烯酰氯溶液加入式2所示化合物 溶液中，进行反应，得到式3所示化合物。本发明优选在反应过程中加入缚酸剂，与产物之一 的盐酸反应，促进反应正向进行。在本发明中，所述式2所示化合物为芳香族二胺，优选包括 N，N二甲基对苯二胺;所述式3化合物中，心为亚芳基，优选选自亚苯基;所述溶剂优选包括 二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或几种;所述缚酸剂优选包括碳酸钠、 碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺和吡啶中的一种或几种。
[0048] 在本发明中，所述式2所示化合物和丙烯酰氯的摩尔比优选为1:(0.5~3)，更优选 为1: (1~2)，最优选为1: (1.2~1.5);所述式2所示化合物与溶剂的摩尔比优选为1: (1~ 3)，更优选为1: (1.2~2)。在本发明中，所述丙烯酰氯和式2所示化合物反应的时间优选为2 ~12小时，更优选为4~8小时;所述丙烯酰氯和式2所示化合物反应的温度优选为-10~10 °C，更优选为-5~5°C。本发明对所述反应的装置没有特殊的限制，优选采用设置有搅拌器、 温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气保护装置的四颈瓶。
[0049]完成上述反应后，本发明优选将反应后的体系进行过滤，然后将过滤得到的固体 依次进行水