CN1125094C - 一种耐温耐盐共聚物增稠剂 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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，它们由引发剂以及单体(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：
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90-99.99％，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0-50％，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合溶于水介质，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—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0.05-20％。
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1
100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—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。
Claims (9)
1、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链烯基的单体，该单体(A)可以是丙烯酰胺类、乙烯基吡咯烷酮类、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类、丙烯酸类中的一种或多种，单体(B)是至少一种通式结构为：的两个亲性单体；该通式中：
M代表Li+、Na+、K+或氢离子，
R代表具有6-18个碳原子的烷基或烷基取代的芳基，
n的取值范围为4-100，
该单体(B)是由(聚氧乙烯)n烷醇醚、甲苯、马来酸和对甲苯磺酸混合加热回流，共沸除去多余的水以及甲苯后得到的膏状物；
所述引发剂为无机过硫酸钾、过硫酸胺或过硫酸钠；
或所述引发剂为硫酸氢钾-亚硫酸钾、过硫酸胺-亚硫酸氢钠、过硫酸胺-雕白粉或过硫酸钾-雕白粉；
或所述引发剂为偶氮二异丁腈。
2、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：所述单体(A)的含量占单体(A)和单体(B)总质量百分比的70-99.99％，单体(B)的含量占单体(A)和单体(B)总质量百分比的0.01-30％。
3、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：所述引发剂占单体总质量的0.0001-0.5％。
4、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：所述引发剂占单体总质量的0.1-0.4％。
5、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：在该共聚体系中单体的浓度范围为10-50％。
6、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：在该共聚体系中单体的浓度范围为15-40％。
7、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：所述共聚温度为20-70℃。
8、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：所述共聚温度为25-65℃。
9、如权利要求1所述的共聚物增稠剂，其特征在于：共聚物的共聚时间为0.5-24小时。
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