起泡型驱油用表面活性聚合物及其制备方法.pdf

本发明提供了一种起泡型驱油用表面活性聚合物及其制备方法，起泡型驱油用表面活性聚合物的分子结构为，所述起泡型驱油用表面活性聚合物表面张力较低，起泡效果好，增粘性良好，原油采收率高，此外，水溶性良好，耐温抗盐性能好，适合用作油田的三次开发的驱油剂。

权利要求书
1.  一种起泡型驱油用表面活性聚合物，具有如下的分子结构：

式中，x:y:z＝100:15～40:0.2～2，n＝8～15。

2.  一种起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备OP乳化剂、NaOH或KOH、相转移催化剂与有机溶剂的混合溶液，在惰性保护气氛下滴加氯丙烯，在45℃-70℃条件下反应12-24h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，其中，氯丙烯、OP乳化剂、NaOH或KOH与相转移催化剂的摩尔比为1.5-2:1:1-1.5:0.05；
步骤二，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体溶解在水中，加入碱，调节pH为7-8，加入烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体和丙烯酰胺单体，控制2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚和丙烯酰胺的总单体质量占混合液质量比为20～25wt％，且丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体的摩尔比为100:15～40:0.2～2，在惰性保护气氛下加入占总单体质量0.2％-1％的引发剂，于25-35℃，反应3-6h后，得到胶体状产物，洗涤后得白色沉淀，经烘干粉碎，得到目标产物。

3.  如权利要求2所述的起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，有机溶剂为CH2Cl2，三氯甲烷，苯，甲苯，二甲苯，异丙醇中的一种或一种以上。

4.  如权利要求2所述的起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，OP乳化剂为OP-8，OP-10，OP-15中的一种或一种以上。

5.  如权利要求2所述的起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，相转移催化剂为四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的一种或一种以上。

6.  如权利要求2所述的起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，引发剂为质量比＝1:1的过硫酸铵、亚硫酸钠，或质量比＝1:1的过硫酸钾和亚硫酸氢钠。

说明书起泡型驱油用表面活性聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子聚合物驱油剂，尤其涉及一种起泡型驱油用表面活性聚合物及其制备方法。
背景技术
目前，我国大部分油田已进入开发末期，产量都有一定的下降，由于勘探成本增加且难度越来越大，所以最大程度的提高采收率，是现阶段解决能源危机的最直接的途径。
使用聚合物驱是油田提高采收率常用的途径，在水中加入聚合物，可以增加水溶液的粘度，调整吸水剖面，增大驱替相波及系数，从而提高采收率。为了能更多的将原油从地下采出，目前比较常用的方法是使用二元或者三元复合驱，借助各组分间有效的协同效应，可显著的提高体系的粘度、降低油水界面的张力，从而提高采收率，其驱油效果比单独聚合物驱效果好，但是聚合物二元驱及三元复合驱时，因不同组分之间存在运移速度差，所以会发生色谱分离现象，导致不同驱油剂之间的协同作用减弱，驱油效果变差。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种表面张力较低、起泡效果好、增粘性良好、原油采收率高的起泡型驱油用表面活性聚合物及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种起泡型驱油用表面活性聚合物，具有如下的分子结构：

式中，x:y:z＝100:15～40:0.2～2，n＝8～15。
本发明第二方面提供了一种起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备OP乳化剂、NaOH或KOH、相转移催化剂与有机溶剂的混合溶液，在惰性保护气氛下滴加氯丙烯，在45℃-70℃条件下反应12-24h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，其中，氯丙烯、OP乳化剂、NaOH或KOH与相转移催化剂的摩尔比为1.5-2:1:1-1.5:0.05；
步骤二，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体溶解在水中，加入碱，调节pH为7-8，加入烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体和丙烯酰胺单体，控制2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚和丙烯酰胺的总单体质量占混合液质量比为20～25wt％，且丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体的摩尔比为100:15～40:0.2～2，在惰性保护气氛下加入占总单体质量0.2％-1％的引发剂，于25-35℃，反应3-6h后，得到胶体状产物，洗涤后得白色沉淀，经烘干粉碎，得到目标产物。
本发明的有益效果是：本发明提供的起泡型驱油用表面活性聚合物，表面张力较低，起泡效果好，增粘性良好，原油采收率高，此外，水溶性良好，耐温抗盐性能好，适合用作油田的三次开发的驱油剂。
附图说明
图1是实施例一所得的烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚样品与壬基酚聚氧乙烯醚样品的红外光谱图。
图2是实施例一所得的起泡型驱油用表面活性聚合物的红外光谱图。
图3是实施例一所得的起泡型驱油用表面活性聚合物的浓度对表面张力的曲线图。
图4是实施例一所得的起泡型驱油用表面活性聚合物的浓度对表观黏度的曲线图。
图5是实施例二所得的起泡型驱油用表面活性聚合物的浓度对表面张力的曲线图。
图6是实施例二所得的起泡型驱油用表面活性聚合物的浓度对起泡体积的曲线图。
具体实施方式
本发明一方面提供了一种起泡型驱油用表面活性聚合物，具有如下的分子结构：

式中，x:y:z＝100:15～40:0.2～2，n＝8～15。
本发明第二方面提供了一种起泡型驱油用表面活性聚合物的制备方法，包括 以下步骤：
步骤一，制备OP乳化剂、NaOH或KOH、相转移催化剂与有机溶剂的混合溶液，在惰性保护气氛下滴加氯丙烯，在45℃-70℃条件下反应12-24h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，其中，氯丙烯、OP乳化剂、NaOH或KOH与相转移催化剂的摩尔比为1.5-2:1:1-1.5:0.05；
步骤二，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体溶解在水中，加入碱，调节pH为7-8，加入烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体和丙烯酰胺单体，控制2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚和丙烯酰胺的总单体质量占混合液质量比为20～25wt％，且丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体的摩尔比为100:15～40:0.2～2，在惰性保护气氛下加入占总单体质量0.2％-1％的引发剂，于25-35℃，反应3-6h后，得到胶体状产物，洗涤后得白色沉淀，经烘干粉碎，得到目标产物。
优选的，所述步骤一中，有机溶剂为CH2Cl2，三氯甲烷，苯，甲苯，二甲苯，异丙醇中的一种或一种以上。
优选的，所述步骤一中，OP乳化剂为OP-8，OP-10，OP-15中的一种或一种以上。
优选的，所述步骤一中，相转移催化剂为四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的一种或一种以上。
优选的，所述步骤二中，引发剂为质量比＝1:1的过硫酸铵、亚硫酸钠，或质量比＝1:1的过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
下面结合实施例详述本发明的起泡型驱油用表面活性聚合物及其制备方法。
实施例1
步骤一，烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP，的合成
取0.1molOP-10乳化剂、0.12molNaOH、0.05mol四丁基溴化铵、50ml二氯甲烷于三口烧瓶中，搅拌并通入氮气30min，然后滴加0.15mol氯丙烯， 在50℃条件下反应12h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP-10。
步骤二，起泡型驱油用表面活性聚合物的合成
将3.42g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体，即AMPS，溶解在48g蒸馏水中，加入碱，调节pH为7；向AMPS水溶液中加入0.77gCOP-10，和7.81g丙烯酰胺单体，即AM，搅拌溶解，通入氮气30min，加入0.048g亚硫酸钠和0.048g过硫酸铵，控制温度在35℃，采用水溶液聚合法共聚；反应3h后，得到胶体状产物，用乙醇少量多次洗涤，得到白色沉淀物，烘干粉碎，得到表面活性聚合物。
取少量步骤一得到的烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚样品，另取少量壬基酚聚氧乙烯醚样品，分别标记为①和②，进行红外谱图分析，得到图1所示的结果。由图1可知：在曲线②中有3475cm-1的-OH吸收峰，在曲线①中此处没有吸收峰，说明壬基酚聚氧乙烯醚改性后-OH被-C＝C-双键取代。
取少量步骤二得到的表面活性聚合物进行红外谱图分析，得到图2所示结果。由图2可知，3349.8cm-1处为酰胺的N-H伸缩振动峰，3199.377cm-1处为苯环上＝C-H的伸缩振动峰，2931.66cm-1处为-CH2的C-H对称伸缩振动峰，2858.36cm-1处为-CH3的C-H伸缩振动峰，1663.14cm-1处为酰胺的C＝O伸缩振动峰，1041.389cm-1处为醚的C-O伸缩振动峰，1186.026cm-1处为-SO3-的振动吸收峰，以上红外谱图分析结果说明目标聚合物被合成出来。
由JK99B型全自动张力仪测定步骤二得到的表面活性聚合物表面张力，结果如图3所示。
表观粘度由美国Brookfield公司的BROOKFIELDⅢ型粘度计测定，结果如图4所示。
聚合物的驱油效果：将步骤二得到的表面活性聚合物配制成浓度为0.2％的溶液，在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为50×10-3μm2的岩心上进行模拟驱油实验。先用胜利油田G89区块地层水驱至含水93％，饱和原油，继续水驱，测得水驱的采收率为38.53％，注入0.3PV的表面活性聚合物，水驱可再提 高原油采收率15.6％，结果如表1所示。
实施例2
步骤一，烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP，的合成
取0.1molOP-10乳化剂、0.15molNaOH、0.05mol四丁基氯化铵、40ml二氯甲烷于三口烧瓶中，搅拌并通入氮气30min，然后滴加0.2mol氯丙烯，在50℃条件下反应10h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP-10。
步骤二，起泡型驱油用表面活性聚合物的合成
将3.51gAMPS溶解在48g蒸馏水中，加入碱，调节pH为7；向AMPS水溶液中加入0.47g烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体和8.02g丙烯酰胺单体，搅拌溶解，通入氮气30min，加入0.06g亚硫酸钠和0.06g过硫酸铵，控制温度在30℃，采用水溶液聚合法共聚；反应4h后，得到胶体状产物，用乙醇少量多次洗涤，得到白色沉淀物，烘干粉碎，得到表面活性聚合物。
由JK99B型全自动张力仪测定步骤二得到的表面活性聚合物表面张力，结果如图5所示。
在自制起泡仪器上测试起泡体积，即在常温条件下向溶液中通入气体，气体的流速为400ml/min，通气2min，即可得到实验结果，如图6所示。
聚合物的驱油效果：将步骤二得到的表面活性聚合物配制成浓度为0.2％的溶液，在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为45×10-3μm2的岩心上进行模拟驱油实验。先用胜利油田G89区块地层水驱至含水93％，饱和原油，继续水驱，测得水驱的采收率为40.03％，注入0.3PV的表面活性聚合物，水驱可再提高原油采收率15.2％，结果如表1所示。
实施例3
步骤一，烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP，的合成
取0.1molOP-15乳化剂、0.15molNaOH、0.05mol四丁基溴化铵、50ml二氯甲烷于三口烧瓶中，搅拌并通入氮气30min，然后滴加0.15mol氯丙烯，在50℃条件下反应10h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP-15。
步骤二，起泡型驱油用表面活性聚合物的合成
将3.46gAMPS溶解在48g蒸馏水中，加入碱，调节pH为7；向AMPS水溶液中加入0.63g烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体和7.91g丙烯酰胺单体，搅拌溶解，通入氮气30min，加入0.06g亚硫酸钠和0.06g过硫酸铵，控制温度在35℃，采用水溶液聚合法共聚；反应4h后，得到胶体状产物，用乙醇少量多次洗涤，得到白色沉淀物，烘干粉碎，得到表面活性聚合物。
聚合物的驱油效果：将步骤二得到的表面活性聚合物配制成浓度为0.2％的溶液，在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为58×10-3μm2的岩心上进行模拟驱油实验。先用胜利油田G89区块地层水驱至含水93％，饱和原油，继续水驱，测得水驱的采收率为39.25％，注入0.3PV的表面活性聚合物，水驱可再提高原油采收率14.92％，结果如表1所示。
实施例4
步骤一，烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP，的合成
取0.1molOP-8乳化剂、0.12molNaOH、0.05mol四丁基溴化铵、50ml二氯甲烷于三口烧瓶中，搅拌并通入氮气30min，然后滴加0.15mol氯丙烯，在50℃条件下反应12h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP-8。
步骤二，起泡型驱油用表面活性聚合物的合成
将3.42g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体，即AMPS，溶解在48g蒸馏水中，加入碱，调节pH为7；向AMPS水溶液中加入0.154gCOP-8，和7.81g丙烯酰胺单体，即AM，搅拌溶解，通入氮气30min，加入0.048g亚硫酸钠和0.048g过硫酸铵，控制温度在35℃，采用水溶液聚合法共聚；反应3h后，得 到胶体状产物，用乙醇少量多次洗涤，得到白色沉淀物，烘干粉碎，得到表面活性聚合物。
实施例5
步骤一，烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP，的合成
取0.1molOP-8乳化剂、0.12molKOH、0.05mol四丁基溴化铵、50ml二氯甲烷于三口烧瓶中，搅拌并通入氮气30min，然后滴加0.15mol氯丙烯，在50℃条件下反应12h，反应完成后冷却抽滤，然后减压蒸馏得到烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚单体，即COP-8。
步骤二，起泡型驱油用表面活性聚合物的合成
将9.12g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体，即AMPS，溶解在48g蒸馏水中，加入碱，调节pH为7；向AMPS水溶液中加入1.54gCOP-8，和7.81g丙烯酰胺单体，即AM，搅拌溶解，通入氮气30min，加入0.048g亚硫酸钠和0.048g过硫酸铵，控制温度在35℃，采用水溶液聚合法共聚；反应3h后，得到胶体状产物，用乙醇少量多次洗涤，得到白色沉淀物，烘干粉碎，得到表面活性聚合物。
表1不同聚合物驱油实验结果
序号AM:AMPS:COP水驱采收率％聚合物驱提高采收率％实施例1100:15:138.5315.6实施例2100:20:1.540.0315.2实施例3100:25:1.839.2514.92
由表1可知，采用本发明的起泡型驱油用表面活性聚合物，表面张力较低，起泡效果好，增粘性良好，原油采收率可提高15％以上。