一種具有表面活性功能的聚合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水溶性的具有表面活性功能的聚合物和驅油用聚合物提高原油采收 率的研究領域，具體地，本發明涉及一種具有表面活性功能的聚合物及其制備方法。尤其是 指具有表面活性功能的驅油用聚合物及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 驅油用聚合物應具有優良的性能且水溶性好、增粘性強，能適應注入油層的環境 條件（如油層溫度和礦化度），不易發生降解，抗老化性能良好。通常聚合物驅油劑有合成 聚合物、生化聚合物、天然聚合物的改性產物三大類。目前，油田三次采油中主要應用的驅 油聚合物為部分水解聚丙烯酰胺，其具有分子量高、水溶性好等特點。但是在高溫高鹽油藏 條件下，部分水解聚丙烯酰胺在性能上都有明顯的缺陷，如耐溫、抗鹽能力差。針對以上這 些不足，國內外研究者為了改善聚丙烯酰胺溶液的耐溫抗鹽性以研制出性能優良耐溫抗鹽 型聚合物驅油劑，對聚合物驅油劑的增粘作用機理、熱降解和耐鹽性以及聚合物的結構與 耐溫、耐鹽性能的關系作了大量研究。
[0003] 然而，隨著常規油藏采出程度的不斷加大，可采儲量的急劇減少，動用中低滲油藏 已經迫在眉睫。但是由于低分子量驅油聚合物不能滿足油田性能指標要求，而高分子量驅 油聚合物在中低滲透油藏條件下出現油藏空隙堵塞，注入壓力偏高等現象，造成中低滲透 油藏的開發進展比較緩慢。因此，開展中低滲透油藏驅油新型聚合物的研究具有十分重要 的意義。
[0004] 能夠應用于中低滲透油藏的聚合物必須滿足溶解性好，分子量不高，同時在高溫 高鹽下仍具有較高粘度，由此對可用于中低滲透的驅油聚合物提出了更高的要求。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種具有表面活性功能的聚合物，本發明的該聚合物可作為 中低滲透油藏的驅油聚合物，具有水溶性好、增粘性強以及耐溫抗鹽性能和表面活性良好 的優點，從而使得該聚合物具有良好的洗油效果。
[0006] 本發明的發明人是基于以下考慮完成本發明的技術方案的：在水溶性聚合物中， 引入疏水基團，利用疏水基團的疏水締合作用是改善聚合物耐溫耐鹽性能的重要途徑。而 剛性苯基恰好具有較低的內聚能，從而更有利于疏水基團形成分子間締合作用而增加聚合 物分子的流體力學體積，溶液的粘度隨聚合物濃度的增加呈指數增長，甚至聚合物在鹽水 中的粘度比純水中更高。此外，疏水基團的有序排列還可以有效降低聚合物溶液的表界面 張力和提高聚合物的乳化性能。磺酸基團作為親水端，一方面可以增加聚合物的水溶性，另 一方面還可以提高聚合物的耐溫抗鹽性能。在聚合物老化過程中，由于剛性苯基的位阻效 應，使分子運動阻力大，減小高分子鏈的斷裂，提高聚合物的抗老化能力。在丙烯酰胺聚合 物中引入-so 3基團，聚合物將會表現出良好的耐溫抗二價及多價金屬陽離子的性能。由于 強極性的磺酸基團，其很強的親水作用與靜電排斥力使聚合物具有良好的水溶性，也極大 地增大了分子鏈的流體力學體積，具有良好的增粘作用，更重要的是聚合物具有出色的耐 溫抗鹽性和表面活性。根據這一思路，本發明的發明人采用選取既含有苯基又含有磺酸基 團的表面活性單體作為提高驅油聚合物耐溫抗鹽性的主要措施。
[0007] 為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種具有表面活性功能的聚合物，該聚合 物含有結構單元A、結構單元B和結構單元C，所述結構單元A為式（1)所示的結構單元，所 述結構單元B為式（2)所示的結構單元，所述結構單元C為式（3)所示的結構單元，以所述 聚合物中結構單元的總摩爾數為基準，所述結構單元A的含量為8-45摩爾％，所述結構單 元B的含量為50-91摩爾％，所述結構單元C的含量為0. 001-5摩爾％;所述聚合物的粘均 分子量為1200萬-2800萬；
[0008]
[0009] 其中，&、1?2、1?3、1?4和1? 5相同或不同，各自獨立地為11或者(：1-03的烷基；&、111和11 相同或不同，各自獨立地為〇或1-6的整數，R為取代或未取代的C1-C10的烴基，式（1)和 式⑶中的Μ各自為Li、Na、K或Η中的一種。
[0010] 另一方面，本發明還提供一種具有表面活性功能的聚合物的制備方法，該方法包 括：在pH值為6-10的條件下，在聚合反應條件下，將由式（4)所示的單體、式（5)所示的單 體、式（6)所示的單體、水、絡合劑和助劑形成的溶液與引發劑接觸，以所述聚合物中單體 的總用量摩爾數為基準，所述式（4)所示的單體的用量為8-45摩爾％，所述式（5)所示的 單體的用量為50-91摩爾％，所述式（6)所示的單體的用量為0. 001-5摩爾％;所述聚合反 應的條件使得聚合反應后所得聚合物的粘均分子量為1200萬-2800萬；
[0011]
[0012] 其中，&、1?2、1?3、1?4和1? 5相同或不同，各自獨立地為11或者(：1-03的烷基；&、111和11 相同或不同，各自獨立地為〇或1-6的整數，R為取代或未取代的C1-C10的烴基，式（4)和 式（6)中的Μ各自為Li、Na、K或Η中的一種。
[0013] 本發明提供的一種具有表面活性功能的聚合物在大分子鏈中引入一種含有剛性 苯基基團的具有表面活性功能的功能單體，使得聚丙烯酰胺一方面具有水溶性高分子聚合 物的增粘性和粘彈性，并由此提高波及系數；另一方面表面活性功能可聚合單體的引入，使 得此類新型高分子驅油劑具有一定的表面活性，通過乳化增容和降低表界面張力等特性， 從而增加聚合物的洗油效果。本發明的該聚合物可作為中低滲透油藏的驅油聚合物，具有 水溶性好、增粘性強以及耐溫抗鹽性能和表面活性良好的優點。
[0014] 采用聚合的方法是制備本發明的具有表面活性功能的聚合物的主要方式，也就是 說采用丙烯酰胺與帶有表面活性基團的功能單體進行聚合，通過聚合引入親水基團和親油 基團，從而使聚合物具有較高的表面活性，同時具有普通水溶性聚合物的特性。
[0015] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0016] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0017] -方面，本發明提供了一種具有表面活性功能的聚合物，其特征在于，該聚合物含 有結構單元Α、結構單元Β和結構單元C，所述結構單元Α為式（1)所示的結構單元，所述結 構單元B為式（2)所示的結構單元，所述結構單元C為式（3)所示的結構單元，以所述聚合 物中結構單元的總摩爾數為基準，所述結構單元A的含量為8-45摩爾％，所述結構單元B 的含量為50-91摩爾％，所述結構單元C的含量為0. 001-5摩爾％ ;所述聚合物的粘均分子 量為1200萬-2800萬；
[0018]
[0019] 其中，&、1?2、1?3、1?4和1? 5相同或不同，各自獨立地為11或者(：1-03的烷基；&、111和11 相同或不同，各自獨立地為〇或1-6的整數，R為取代或未取代的C1-C10的烴基，式（1)和 式⑶中的Μ各自為Li、Na、K或Η中的一種。
[0020] 本發明提供的一種具有表面活性功能的聚合物在大分子鏈中引入一種含有剛性 苯基的具有表面活性功能的功能單體，使得聚丙烯酰胺一方面具有水溶性高分子聚合物的 增粘性和粘彈性，并由此提高波及系數；另一方面表面活性功能可聚合單體的引入，使得此 類新型高分子驅油劑具有一定的表面活性，通過乳化增容和降低表界面張力等特性，從而 增加聚合物的洗油效果。本發明的該聚合物可作為中低滲透油藏的驅油聚合物，具有水溶 性好、增粘性強以及耐溫抗鹽性能和表面活性良好的優點。
[0021] 優選情況下，在本發明所述的具有表面活性功能的聚合物中，&、R2、R 3、&和1?5相 同或不同，可以各自獨立地為H、甲基、乙基、正丙基或異丙基；a、m和η相同或不同，可以 各自獨立地為1-6的整數，R可以為未取代的C1-C10的烴基。在本發明中，所述未取代的 C1-C10的烴基包括未取代的碳原子數為1-10的烴基，具體地，在本發明所述的方法中，所 述未取代的碳原子數為1-10的烴基可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔 丁基、戊基、環戊基、己基、環己基、庚基、辛基、壬基或葵基。
[0022] 優選地，在本發明所述的具有表面活性功能的聚合物中，所述m可以為1-4的整 數，η可以為1-6的整數，R可以為未取代的C1-C6的烴基。具體地，在本發明中，所述1-4 的整數包括1、2、3和4 ;所述1-6的整數包括1、2、3、4、5和6 ;所述未取代的C1-C6的烴基 包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、環戊基、己基和環己基。
[0023] 在本發明所述的具有表面活性功能的聚合物中，優選所述結構單元Α為式（1-1) 所示的結構單元，所述結構單元B為式（2-1)所示的結構單元，所述結構單元C為式（3-1) 所示的結構單元，
[0024]
[0025] 其中，m為1-4的整數，η為1-6的整數；式（1-1)和式（3-1)中的Μ各自為Li、 Na、K或Η中的一種。
[0026] 根據本發明所述的具有表面活性功能的聚合物，其中，優選所述結構單元Α的含 量可以為9-29摩爾％，所述結構單元B的含量可以為70-90摩爾％，所述結構單元C的含 量可以為0. 01-1摩爾％ ;所述聚合物的粘均分子量可以為1600萬-2300萬。
[0027] 根據本發明所述的具有表面活性功能的聚合物，其中，最優選所述結構單元A的 含量可以為10-20摩爾％，所述結構單元B的含量可以為79. 6-89. 8摩爾％，所述結構單元 C的含量可以為0. 02-0. 40摩爾％。
[0028] 本發明還提供了一種具有表面活性功能的聚合物的制備方法，該方法包括：在pH 值為6-10的條件下，在聚合反應條件下，將由式（4)所示的單體、式（5)所示的單體、式（6) 所示的單體、水、絡合劑和助劑形成的溶液與引發劑接觸，以所述聚合物中單體的總用量摩 爾數為基準，所述式（4)所示的單體的用量為8-45摩爾％，所述式（5)所示的單體的用量 為50-91摩爾％，所述式（6)所示的單體的用量為0.001-5摩爾％ ;所述聚合反應的條件使 得聚合反應后所得聚合物的粘均分子量為1200萬-2800萬；其中，&、1?2