一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的丙烯酰胺共聚物驱油剂及合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的丙烯酰胺共聚物和一种含亚硫酸酯甜菜碱结构单体的合成方法。该丙烯酰胺共聚物是以55～75份丙烯酰胺、24～38份丙烯酸和1～7％份2-(3-甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基)乙基亚硫酸内盐为单体，以0.1～0.5份NaSO3-(NH4)2S2O8为引发剂，在pH＝5～9、30～40℃下，通过水溶液聚合6～10h而得到的。该含亚硫酸酯甜菜碱结构单体是有1份N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺与1～1.2份亚硫酸乙烯酯，在1,4-二氧六环中回流反应2～5小时制的。
【专利说明】一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的丙烯酰胺共聚物驱油剂及合 成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于石油工业油田驱油提高原油采收率的含亚硫酸酯甜菜碱结 构的丙烯酰胺共聚物驱油剂及其合成方法。
【背景技术】
[0002] 在石油开采过程中，聚合物驱油是一种重要的提高采收率的方法，它是通过向油 藏中注入高分子量水溶性聚合物溶液达到提高原油采收率的目的。聚合物驱油作为提高原 油采收率的主要手段之一，其驱油机理清楚，即降低水相流度，改善流度比，提高波及系数。 由于聚合物驱油机理清楚，技术相对简单，世界各国对其的研究也较早，始于20世纪50年 代末和60年代初。美国于1964年进行了第一次聚合物驱矿场试验。在中国，聚合物驱得到 了充分的发展，自1972年在大庆油田开展小井距的聚合物驱试验，在聚合物驱室内研究、 数值模拟技术、注入工艺以及动态监测技术等方面进行了大量的研究和试验。从20世纪60 年代至今，全世界有200多个油田或区块进行聚合物驱油试验。而我国目前已成为世界上 使用聚合物驱油技术规模最大、大面积增产效果最好的国家，聚合物驱油技术成为我国石 油持续高产稳产的重要技术措施。
[0003] 根据文献报道，现在通常使用的合成聚合物为人工合成的部分水解聚丙烯酰胺， 但其耐温抗盐性能不理想，在高温、高盐油藏条件下使用受到限制。为了提高驱油剂的耐温 抗盐性能，主要措施有合成具有耐温抗盐结构单元的非缔合型丙烯酰胺类聚合物，含有刚 性基团的聚合物，如苯环、吡啶环等；合成具有特殊相互作用的聚合物驱油剂，如疏水缔合 水溶性聚合物，两性离子聚合物；以及合成轻度交联的聚合物。
[0004] 两性离子聚合物（polyzwitterions)是指高分子链上同时含有正负电荷基团的 聚合物。两性离子聚合物在盐水中，由于小分子电解质对聚合物分子内的正、负离子基团相 互吸引力的削弱或屏蔽，致使聚合物分子比在纯水中更加舒展，从而使聚合物表现出较好 的抗盐性能。亚硫酸酯甜菜碱聚合物是含有亚硫酸结构的季铵内盐两性离子，仅在用于杀 菌剂、表面活性剂方面有所研究。然而，在用于聚合物驱油剂方面还未有研究。亚硫酸酯基 结构有较强的水化能力，将其引入丙烯酰胺聚合物中，将使共聚物水溶性改善。同时由于聚 合物分子链中含有阳离子和阴离子两种离子基团，分子间或分子内因为静电作用，使聚合 物具有较好的抗盐性能。基于以上观点，本发明设计合成一种水溶性亚硫酸酯甜菜碱结构 的两性离子功能单体，并与丙烯酰胺、丙烯酸共聚合成一种新型的聚合物驱油剂。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一个目的是提供一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的水溶性丙烯酰胺聚合 物驱油剂，解决现有的驱油剂耐温、耐盐、抗剪切稀释性及溶解性差的问题。
[0006] 本发明的第二个目的是提供一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的水溶性两性离子聚合 物驱油剂的制备方法。
[0007] 本发明的第三个目的是提供一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的水溶性两性离子聚合 物驱油剂在油田的应用。
[0008] 本发明的第四个目的是提供一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的两性离子化合物的制 备方法。
[0009] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0010] 本专利提供了一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的聚合物驱油剂，代号为AM/AA/MAPES。
[0011] 本专利提供了一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的聚合物驱油剂是由丙烯酰胺（AM)、丙 烯酸（AA)、2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亚硫酸内盐（MAPES)三种单体共聚而 得到的三元聚合物，其结构如式（I )所示：
[0012]
【权利要求】
1. 一种含亚硫酸酯甜菜碱结构的丙烯酰胺共聚物，其特征是：由丙烯酰胺（AM)、丙烯 酸（AA)、2-(3-甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亚硫酸内盐（MAPES)三种单体制备而成， 具有式（I)所示的结构：
其中，x、y、z为结构单元的摩尔百分数，x= 58. 3%?75. 8%，y= 23. 9%?39. 7%，l_x_y= 0? 3%?2. 0% ; 所述共聚物的粘均分子量为4.OX106?5.OX106。
2. 根据权利要求1所述的2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亚硫酸内盐 (MAPES)，其特征在于具有式（II)所示的结构：
3. 如权利要求2所述的2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亚硫酸内盐（MAPES) 的制备方法，其特征在于包含以下步骤：（1)在反应器1中加入N-(3-二甲氨基丙基）甲基 丙烯酰胺和阻聚剂，用溶剂溶解；（2)在回流温度下，缓慢滴加一定量亚硫酸乙烯，并不断 搅拌；⑶滴加完成，继续恒温反应2-5h; (4)反应完成后，除去溶剂，用乙腈进行重结晶，即 得白色粉末状固体2-(3_甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基）乙基亚硫酸内盐。
4. 如权利要求3所述的溶剂为1，4-二氧六环，其加量为N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙 烯酰胺体积的1?2倍。
5. 如权利要求3所述的亚硫酸乙烯酯与N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺的投料比 按物质的量计为1?1. 2 :1。
6. 如权利要求3所述的所述的阻聚剂为对苯二酚，其投料量为N-(3-二甲氨基丙基） 甲基丙烯酰胺质量的0. 5%?1. 0%。
7. 如权利要求1所述的含亚硫酸酯甜菜碱结构的丙烯酰胺共聚物的合成方法，其特征 在于依次包含以下步骤：（1)将AM、AA、MAPES投入反应器2,用去离子水溶解；（2)用NaOH 溶液调整反应器2的溶液pH值；（3)在30?50°C下通氮气20min; (4)投入引发剂，并搅拌 均匀；（5)在30?50°C下，恒温反应6?10h; (6)用无水乙醇洗涤、沉淀、烘干、粉碎，即得 目标丙烯酰胺共聚物。 8?如权利要求7所述的三种单体的投料比为m(AM) :m(AA) :m(MAPES) =55?75:24? 38 :1 ?7%。
9.如权利要求7所述的调整反应器2的溶液pH值为5?9。 10?如权利要求7所述的引发剂为NaS03-(NH4)2S208(物质的量比为1 :1)，其引发剂加 量为单体总质量的〇. 1 %?〇. 5%。
11.如权利要求1所述的含亚硫酸酯甜菜碱结构的丙烯酰胺的一种应用，其特征在于 该共聚物可作为一种驱油剂。
【文档编号】C08F4/40GK104403052SQ201410623807
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】苟绍华, 何杨, 周利华, 张勤, 赵鹏, 敬东, 罗珊 申请人:西南石油大学