專利名稱：一種咪唑類聚合物驅(qū)油劑及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油工業(yè)油田驅(qū)油提高原油采收率的咪唑類聚合物驅(qū)油劑及其合成方法。
背景技術(shù)：
聚合物驅(qū)油是通過在注入水中加入一定量的高相對分子質(zhì)量較高的聚合物，增加注入水的粘度，改善油水流度比，注入的聚合物溶液具有較高的粘度和通過油層后具有較高的殘余阻力系數(shù)以及粘彈效應(yīng)等；粘度越高，參與阻力系數(shù)就越大，驅(qū)替相的流度越小， 驅(qū)替相與被驅(qū)替相的流度比就越小，聚合物驅(qū)擴(kuò)大油層宏觀和微觀波及其效率作用就越大，原油采收率提高越大；目前，聚丙烯酰胺PAM或部分水解的聚丙烯酰胺HPAM是驅(qū)油用水溶性聚合物中最常用的，但是高分子量的PAM或HPAM，隨著地層溫度的增加，以及在泵送管路輸送過程中的高剪切作用下，粘度保有率降低；此外，由于無機(jī)離子的作用，使得HPAM羧基間的斥力減小而使聚合物鏈?zhǔn)湛s，從而使HPAM的粘度隨礦化度的升高而急劇下降；從而使PAM或HPAM達(dá)不到工程的要求，影響PAM或HPAM的廣泛使用。在國內(nèi)外，為了提高聚合物的耐溫抗鹽性能，主要是通過耐溫、耐鹽功能性單體與丙烯酰胺共聚或化學(xué)改性的方式，在高分子鏈上引入特殊的功能的結(jié)構(gòu)單元，以及利用特殊分子結(jié)構(gòu)的聚合物來提高聚合物耐溫抗鹽性能；目前，應(yīng)用最為廣泛的耐溫抗鹽功能單體和特殊分子結(jié)構(gòu)的聚合物主要包括以下幾類(1)引入抑制酰胺水解的基團(tuán)的功能單體，如乙烯基吡咯烷酮 NVP (Ye Lin, Huang ronghua. study of P (AM-NVP-DMDA) Hydrophobically Associating Water-Soluble Terpolymer. J Appl polym Sci, 1999，74(1) :211-217) (2)引入耐鹽基團(tuán)的功能單體，如2_丙烯酰胺基2-十二烷基乙磺酸丙烯酰胺AMC14S (劉平德，張梅，雛貴明.新型聚合物KYP的合成與性能研究，大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，M ( 2):92 — 94) (3)引入大側(cè)基或剛性基團(tuán)，如苯乙烯磺酸、N-烷基馬來酰亞胺、3-烷基酰亞胺-3-甲基丁酸。(4)引入疏水基團(tuán)的功能單體，如 (2-甲基丙烯?；?氧乙基三甲基氯化銨(Kujawa P, Rosiak J M, Candau F. etal. Micellar Synthesis and Properties of Hydrophobically Associating Polyampholytes. Macromol Chem Phys, 2001，202 (8) : 1384-1397)(5)兩性聚合物，如4-(2-丙烯酰胺)_2_ 甲基丙基二甲基丁酸銨 AMPDAB (Kathmann E E1White L A, McComick C L. Water Soluble Polymers69, pH and Electrolyte Responsive Copolymers of Acrylamide and the Zwitterionic Monomer 4-(2~Acry1amido-2~Methylpropyldimethl-Ammonio) Butanoate: Synthesis and Solution Behaviour. Polymer, 1997，38(4):871—878)。以上利用不同類型的耐溫抗鹽功能單元與AM共聚以及特殊分子結(jié)構(gòu)的聚合物， 雖然在一定種程度上能夠提高聚合物的耐溫抗鹽等性能，但在高溫水解分解、剪切、抗鹽等方面均還表現(xiàn)出一定的不足；因此，針對HPAM耐溫、抗鹽性差的缺陷，開發(fā)新型耐溫、抗鹽的新型功能性聚合物就尤為重要，具有一定的理論意義和工業(yè)應(yīng)用前景；基于此，我們擬從下面的思路解決上述HPAM類聚合物的不足之處提高聚合物主鏈的熱穩(wěn)定性；通過在分子主鏈中引入可增加分子鏈剛性的咪唑環(huán)結(jié)構(gòu)。 咪唑環(huán)引入聚合物中國內(nèi)外已經(jīng)有了相關(guān)報道，(1)用于合成咪唑離子液體聚合物，如Wu Jin, Zhang Jun, Zhang Haoetal. Homogeneous Acetylation of Cellulose in a New Ionic Liquid, Biomacromolecules, 2004, 5, 266-268 ； 高歌，徐海濤，趙大成等.烯丙基咪唑離子液體的合成與溶液性能，化工新型材料，2005，33⑶27-29 ；張貴寶，劉曉輝，李百祥等.1_烯丙基_3_甲基咪唑離子液體單體與丙烯腈共聚行為的研究，2009，3:216-221 (2)將聚烯丙基咪唑和硅膠接枝， 如Su Min, Qiu Hongdeng, Wang Licheng etal. Polymer(1-allylimidazole)-grafted silica, a new specific stationary phase for reversed—phase and anion-exchange liquid chromatography. Journal of chromatography A, 2009,1216(18):3904-3909 (3)將烯丙基咪唑和交聯(lián)劑用合成交聯(lián)聚合物，如Wao Xiaoqing，Li Yuanzong Chang, ffenbao. Mimicry of peroxidase by co-immobilization of 1-allylimidazole and hemin on Ar-IsopropylacryIamide-based hydrogel. Anlytica Chimica
Acta, 2009, 1216 (18) : 135-142目前，將烯丙基咪唑引入油田驅(qū)油聚合物在相關(guān)雜志還沒有報道，該專利是在已有的聚合物驅(qū)油劑骨架中引入烯丙基咪唑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了使聚合物具有良好的耐溫耐鹽性及抗剪切稀釋性，能較好的提高原油采收率，特提供一種咪唑類聚合物驅(qū)油劑及其合成方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種咪唑類聚合物驅(qū)油劑，該聚合物驅(qū)油劑包含丙烯酰胺代號AM、丙烯酸鈉代號NaAAj-烯丙基咪唑代號NAI三種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的AM/NaAA/NAI三元聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下
式中X，y，ζ為聚合度，紅外譜圖見

圖1 ；所用原料單體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為，質(zhì)量以克為單位，AM 63. 5-70%, NaAA 28. 7-36%, NAI 0. 5-1. 3% ；單體NAI 的制法，在反應(yīng)器中加入 7. Og 咪唑，用溶劑四氫呋喃溶解，加入2. 5-2. SgNaH作催化劑，在不斷攪拌下緩慢滴加13. 3-15. 7g 烯丙基溴，反應(yīng)溫度0-20°C，反應(yīng)時間6-7h，反應(yīng)后緩慢下加入蒸餾水，減壓蒸餾，再用溶劑乙酸乙酯萃取，飽和食鹽水洗，干燥過濾，減壓蒸餾溶劑后制得淡黃色液體烯丙基咪唑。 該咪唑類聚合物驅(qū)油劑的合成方法先在250ml三頸燒瓶中加入0. 0468g上述制得的NAI，再加入8. OOOOgAM,2. OOOOg丙烯酸、0. 004 乳化劑0P-10和1. IOOOg氫氧化鈉， 配成單體總質(zhì)量百分濃度為10-20%水溶液，通氮氣30min ；然后加入引發(fā)劑過硫酸銨溶液和亞硫酸氫鈉溶液，過硫酸銨和亞硫酸氫鈉摩爾比為1:1，引發(fā)劑加入量為單體總質(zhì)量的 0. 1-0. 5%，繼續(xù)通入氮氣10-20min，在溫度30_60°C下反應(yīng)4_12h ；最后用無水乙醇洗滌三次，粉碎，烘干，制得AM/NaAA/NAI三元聚合物。
權(quán)利要求
1. 一種咪唑類聚合物驅(qū)油劑，其特征在于該聚合物驅(qū)油劑包含丙烯酰胺代號AM、 丙烯酸鈉代號NaAA、烯丙基咪唑代號NAI三種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的AM/NaAA/NAI三元聚合物；所用原料單體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為，質(zhì)量以克為單位，AM 63.5-70%，NaAA 28. 7-36%, NAI 0.5-1. 3%;單體NAI的制法，在反應(yīng)器中加入7. Og咪唑，用溶劑四氫呋喃溶解，加入 2. 5-2. SgNaH作催化劑，在不斷攪拌下緩慢滴加13. 3-15. 7g烯丙基溴，反應(yīng)溫度0-20°C，反應(yīng)時間6- ，反應(yīng)后緩慢下加入蒸餾水，減壓蒸餾，再用溶劑乙酸乙酯萃取，飽和食鹽水洗， 干燥過濾，減壓蒸餾溶劑后制得淡黃色液體烯丙基咪唑。
2.一種如權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)油劑的合成方法，其特征是先在250ml三頸燒瓶中加入0. 0468g上述制得的NAI，再加入8. OOOOgAM,2. OOOOg丙烯酸、0. 0043g乳化劑 0P-10和1. IOOOg氫氧化鈉，配成單體總質(zhì)量百分濃度為10-20%水溶液，通氮氣30min ； 然后加入引發(fā)劑過硫酸銨溶液和亞硫酸氫鈉溶液，過硫酸銨和亞硫酸氫鈉摩爾比為1:1， 引發(fā)劑加入量為單體總質(zhì)量的0. 1-0. 5%，繼續(xù)通入氮氣10-20min，在溫度30_60°C下反應(yīng) 4-12h ；最后用無水乙醇洗滌三次，粉碎，烘干，制得AM/NaAA/NAI三元聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)油劑，其特征是該聚合物驅(qū)油劑的應(yīng)用是將上述制得的三元聚合物配制成濃度為2000ppm水溶液，剪切速率為7. 34_s時，表觀粘度為 34mPa. S，總礦化度為SOOOppm，模擬油藏溫度65°C ；模擬油粘度70mPa. s, 一維填沙模型， Φ25 ^，水驅(qū)油；混注水以lmL/min注入速度驅(qū)替模擬油，以注入速度lmL/min，濃度為 2000ppm,注入量為0. 3PV的該聚合物溶液，后續(xù)水lmL/min，水飽和達(dá)98. 5%，該聚合物模擬提高原油采收率能達(dá)到10%以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油田油藏驅(qū)油提高原油采收率的咪唑類聚合物驅(qū)油劑及其合成方法。其技術(shù)方案是該驅(qū)油劑由丙烯酰胺AM、丙烯酸鈉NaAA、N-烯丙基咪唑NAI構(gòu)成的三元聚合物；所用原料成分為AM63.5-70%、NaAA28.7-36%、NAI0.5-1.3%。其合成方法為，先在燒瓶中加入制得的NAI，再加入AM、丙烯酸、乳化劑OP-10和NaOH，配成單體總質(zhì)量濃度為10-20%的溶液，通氮氣30min；然后加入引發(fā)劑，繼續(xù)通入N210-20min，在溫度30-60oC下反應(yīng)4-12h；最后用無水乙醇洗滌、粉碎、烘干制得AM/NaAA/NAI三元聚合物。本發(fā)明聚合物的粘度和耐溫耐鹽性、抗剪切性較大增加，能較好的提高原油采收率，用于油田原油開采。
文檔編號C08F220/56GK102391849SQ201110294908
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者葉仲斌, 封明明, 常靜, 茍光俊, 茍紹華 申請人:西南石油大學(xué)