耐温耐盐共聚物增稠剂


本发明公开了一种耐温耐盐共聚物增稠剂,它是由引发剂和一种或多种水溶性不饱和带烯链的单体(A)以及一种两亲性单体(B)共聚而成的共聚物增稠剂,本发明共聚时不需要添加表面活性剂,具有极好的水溶性,增稠水介质能力强,且耐温耐盐,性能优良,广泛应用于油田采油作业中流度控制剂,以提高石油采收率,也可用于压裂液堵水调剂和钻井液等领域。
 

本发明涉及油田提高采收率用耐温耐盐流度控制剂,尤其涉及一种耐温耐盐共聚物增稠剂。

50年代以来,作为提高油田的石油采收率技术的重要组成之一——聚合物驱油是把聚合物加到注水中,以增大水的粘度、降低水的流度。由于粘度加大以及使用某些聚合物所出现的水相渗透率减少,造成了流度比降低,而流度比的降低增大了体积波及效率,减少了波及带的含油饱和度,从而提高水驱效率。

众所周知,聚合物驱油所使用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺和聚多糖(生物聚合物)。但是,普通部分水解聚丙烯酰胺在高温下迅速水解,当二价阳离子,尤其是Ca2+、Mg2+结合而发生沉淀,使普通部分水解聚丙烯酰胺在高温高盐下的有效期极短,并且可能造成地层堵塞而伤害地层;而聚多糖虽具有良好的耐温耐盐性能,但存在价格昂贵且注入性能差、易被生物降解等缺点。

为了克服以上聚合物的缺陷,人们已做了大量研究工作。美国专利4304902披露了带长链环氧化物的氧化乙烯共聚物,但是该方法需高浓度(约1%)才能增稠,且需加表面活性剂助溶。美国专利4814096披露了丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸十二酯共聚物具有耐温耐盐抗剪切的特性。该方法的缺点是甲基丙烯酸十二酯是水不溶性的,进行共聚时,必须添加大量的表面活性剂,这一方面造成共聚物的成本高,另一方面也很难得到高分子量的共聚物,致使增稠水介质的能力差,大大增大了应用的成本,限制了应用。

本发明的目的是提供一种共聚时不需要添加表面活性剂,具有良好水溶性,增稠水介质能力强,且耐温耐盐性能优良的共聚物增稠剂。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的:

一种耐温耐盐共聚物增稠剂,它是由引发剂以及单体(A)和单体(B)共聚而成的共聚物,其特征在于,单体(A)为一种或多种水溶性不饱和带烯链的单体,可以是丙烯酰胺类,乙烯基吡咯烷酮类,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类,丙烯酸类,单体(B)是至少一种通式结构为:

未提供图片。查看 PDF

的两亲性单体;通式中,M代表金属离子或氢离子(Li+,Na+,K+或H+),R代表具有6-18个碳原子的浣基或浣基取代的芳基。N的取值范围为4-100;单体(B)是由(聚氧乙烯)n烷醇醚,甲苯,马来酸和对一甲苯磺酸混合加热回流,共沸除去多余水及残余的甲苯后得到的膏状物,本发明的共聚物增稠剂中的单体(A)含量占单体(A)和单体(B)总质量百分比的70-99.99%,优选方案为90-99.9%,单体(B)的含量占单体(A)和单体(B)总质量百分比的0.01-30%,优选方案为0.1-10%,而聚合体系中单体的浓度范围为10-50%,优选方案为15-40%。

本发明共聚物增稠剂中所用的引发剂为无机过流酸盐如过硫酸钾,如过流酸铵,过硫酸钠,氧化还原引发剂可以是过硫酸钾—亚硫酸氢钾,过硫酸铵—亚硫酸氢钠,过硫酸铵—雕白粉,过硫酸钾—雕白粉,偶氮类引发剂如偶氮二异丁晴。引发剂用量为单体总质量的0.0001-0.5%,优选方案为0.1-0.4%。

本发明共聚温度为20-70℃,优选方案为25-65℃,而共聚时间为0.5-24小时,优选方案为8-16小时。

本发明单体(B)的特点是同时含有亲水基和疏水基,因此具有两性性,且单体(B)是水溶性的,不需添加表面活性剂就可以聚合,易于共聚出高分子量聚合物,合成出的聚合物或共聚物是容易水溶的,因此本发明的增稠剂能完全溶于水介质,单体(B)的制备是容易,将100份聚氧乙烯烷醇醚,溶于50份甲苯中再加入16份马来酸和1份对一甲苯磺酸,加热回流共沸除去产生的水,在50℃下除去残余的甲苯得到膏状物单体(B)。

本发明的增稠剂可由溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合而得,需要时可由普通技术如丙酮沉淀控合机、干燥机等干燥而得到固态产品。

本发明的增稠剂在无机盐含量最多占20%,Ca2+Mg2+等多介阳离子最多占1%介质中,温度在室温至90℃范围内,水介质的粘度可得到增加,并在较长时间中具有良好的粘度保留率,而增稠剂的用量一般占水介质质量的0.05-2%。

由于采用了上述单体(A)和单体(B)及引发剂共聚而得到的共聚物增稠剂的技术方案,使得本发明具有极好的水溶性,且共聚时不需添加表面活性剂,一方面降低了聚合成本,另一方面避免了活性剂对聚合的干扰,得到耐温耐盐、性能优良的水溶性共聚物增稠剂。

以下所述实施例详细说明了本发明,在这些实施例中,除另有说明外,各等份和百分比均以质量百分比计:单体(B)的制备:实施例1100份(聚氧乙烯)n烷醇醚,溶于50份甲苯。然后加入16份马来酸和1份对一甲苯磺酸。混合物加热回流,共沸除去产生的水,待收集到的水不再增加时,在50℃下除去残余的甲苯,得到膏状物。产物的酸值约为30.7mgKOH/g。

共聚物增稠剂的制备:实施例2在含15%的丙烯酰胺,5%B单体的水溶液中,通氮气脱氧30分钟,加入0.2偶氮二异丁晴引发剂,60℃下恒温14小时,得到粘弹性水凝胶产物。经捍合机可100℃干燥8小时,得到固态产品。

实施例3在含9%丙烯酰胺,6%丙烯酸,8%B单体的水溶液中,用氢氧化纳调PH8,通氮气脱氧30分钟,加入0.1过硫酸钾和0.1雕白粉,于40℃下恒温8小时,得到粘弹性水凝胶产物。

实施例4在含5%丙烯酰胺,10%乙烯基砒咯烷酮,5%B单体的水溶液中,通氮气脱氧30分钟,加入0.15%偶氮二异丁晴引发剂,于60℃下恒温14小时,得到粘弹性水凝胶产物。

实施例5在含5%丙烯酰胺,10%2——丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,6%B单体的水溶液中,用碳酸钠调pH至9,通氮气脱氧30分钟,0.1%过硫酸铵和0.1%亚硫酸氢钠,于60℃下恒温6小时,得到粘弹性水凝胶产物。