含咪唑啉結構三元共聚物驅油劑及其制備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種可用于油田提高采收率的含咪唑啉結構三元共聚物驅油劑及其 制備。 技術背景
[0002] 聚合物驅已經成為我國油田驅油的一種主要手段，它是指在注入水中加入少量水 溶性聚合物，增加水相粘度，同時降低水相滲透率，改善油水粘度比，從而擴大體積波及系 數，提高原油采收率的方法。聚合物驅油劑的主要特點是能夠在石油開發的控制條件下，以 低濃度保持高的粘度。目前，工業上應用的聚合物驅油劑多為部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)， 然而HPAM在遇到高溫或鹽含量較高時，分子鏈易發生卷曲，導致溶液粘度降低，驅油效果 下降，因而應用受到了限制。
[0003] 為了解決聚合物驅油劑耐溫抗鹽性差的問題，國內外科學工作者開展了大量 的研宄工作。主要有兩大研宄方向：一是合成具有耐溫抗鹽結構單元的非締合型丙 烯酰胺類聚合物。它包括：（1)引入能抑制丙烯酰胺基水解的非離子型水溶性結構單 元，如N-乙烯基吡略燒酮（NVP)(YeLin,HuangRonghua.StudyofP(AM-NVP-DMDA) HydrophobicallyAssociatingWater-SolubleTerpolymer.JournalofApplied PolymerScience, 1999, 74(1) :211-217)。（2)引入強水化性的陰離子基團，如2-丙烯 酰胺基-2甲基苯磺酸（AMPS)(趙修太，呂華華，邱廣敏等.驅油用磺酸鹽型聚丙烯酰 胺的合成及性能表征.應用化工，2008, 37(1): 29-32)。（3)引入陽離子基團，如（2-丙 稀酰胺基 _2_ 甲基）丙基二甲基按（AMPDAC) (C.L.McCormick,K.P.Blackmon.Copolymers ofacrylamidewith2~acry1amid〇-2~methylpropanedimethylammoniumchloride. Polymer，1986, 27(12) : 1971-1975)。二是利用分子間的特殊相互作用，如疏水締和、庫侖 力、交聯等，使聚合物在溶液中具有特定的超分子結構，大幅度提高其增粘能力和抗剪切性 能，從而獲得耐溫抗鹽性能良好的聚合物，它包括疏水締合聚合物、分子復合型聚合物、膠 態分散凝膠等。
[0004] 疏水締合聚合物是指在水溶性聚合物中引入少量疏水單體，利用疏水基團間的疏 水締合作用，使聚合物在水溶液中形成超分子聚集體。本專利基于此研宄，在聚合物分子鏈 上引入含咪唑啉結構的疏水長鏈單體，用以增加聚合物粘度，提高聚合物耐溫抗鹽性。目 前，國內外對咪唑啉結構引入聚合物作為驅油劑鮮有報道，本專利引入此結構有兩個方面 的原因：一是咪唑啉環結構具有抑制水解、提高大分子鏈剛性與水化能力等作用，二是疏水 單體能使聚合物分子鏈發生締合作用，從而提高了聚合物主鏈的熱穩定性和抗鹽能力。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于：為了使聚合物具有良好的耐溫、抗鹽及抗剪切性，并能較好的 提高原油采收率。
[0006] 為了達到上述目的，本專利特提供一種含咪唑啉結構的聚合物驅油劑及其合成方 法。其特征是含有如下結構式：
【主權項】
1. 一種含咪唑啉結構的聚合物驅油劑，其特征在于該驅油劑是由丙烯酰胺（AM)、丙烯 酸（AA)、油酸咪唑啉衍生物（NIGE)三種單體制得，三種單體投料質量比為AM:AA:NIGE= 6. 5:3. 5:0. 015,該驅油劑含有如下結構：
式中，x、y、z為聚合度。
2. -種如權利要求1所述的聚合物驅油劑的合成方法，其特征在于：制備方法包含如 下步驟： (1) 在 250mL三 口燒瓶中投入 0? 0150gNIGE、6. 5000gAM、3. 5000gAA、0. 0045g增溶劑 OP-IO和一定量的水，在300-400rpm條件下，攪拌IOmin使體系分散均勻； (2) 加入NaOH調節溶液pH= 6 ;不加一定量水，調節單體總質量百分濃度為20wt% ; (3) 在40°C下，通氮氣30min后，加入引發劑過硫酸銨和亞硫酸氫鈉（過硫酸銨和亞硫 酸氫鈉摩爾比為1:1，引發劑加入量為單體總質量的〇.5wt% ; (4) 在溫度40°C下，繼續通入氮氣10_20min后，反應8h; (5) 用無水乙醇洗滌三次，粉碎，烘干，制得AM/AA/NIGE三元共聚物。
3. -種權利要求1所述的含咪唑啉結構的聚合物驅油劑，其特征在于：單體NIGE的結 構為
4. 一種權利要求1所述的聚合物驅油劑的單體NIGE的制備方法，其特征在于：制備方 法包含如下步驟： (1) 在250mL三口燒瓶中加入56. 49g油酸和24. 76g二乙烯三胺，再加入 23. 60-33. 07mL二甲苯作為攜水劑，混合后攪拌，控制反應溫度在142-162°C，反應時間為 2. 5h； (2) 將反應器冷卻至120°C，減壓蒸餾0. 5h，用乙酸乙酯對產物進行萃取，旋轉蒸發得 到棕紅色油酸咪唑啉； (3) 取10. 5g已制備的油酸咪唑啉溶于30mL異丙醇中，逐漸滴入4. 5gAGE，在40-50°C 下攪拌反應72h; (4) 用二氯甲烷和水對產物進行分液提純，干燥，旋轉蒸發得到油狀棕黃色NIGE。
5. 根據權利1-2要求所述的聚合物驅油劑在油田的應用。
【專利摘要】本發明涉及一種含咪唑啉結構三元共聚物驅油劑及其制備。該共聚物由丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、油酸咪唑啉衍生物(NIGE)三種單體合成，原料投料比為AM:AA:NIGE＝6.5:3.5:0.015；提供三元共聚物AM/AA/NIGE驅油劑的制備方法，引入咪唑啉環狀結構，增強共聚物分子鏈的剛性，提高其抗剪切性；同時在疏水長鏈中引入羥基，增加共聚物的水溶性；該共聚物具有良好的耐溫抗鹽性和抗剪切稀釋性，制備步驟簡單，產率高，能夠較好地用于油田提高原油采收率。
【IPC分類】C07D207-20, C09K8-588, C08F220-06, C08F226-06, C08F220-56
【公開號】CN104710566
【申請號】CN201510122449
【發明人】茍紹華, 張勤, 羅珊, 何楊, 馬永濤, 趙鵬
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月19日