一種具表面活性功能聚合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具表面活性功能聚合物，該具表面活性功能聚合物的制備方法， 由該方法制備得到的具表面活性功能聚合物，以及所述具表面活性功能聚合物作為驅油劑 的應用。
【背景技術】
[0002] 近年來的勘探數據表明，中低滲透油藏已成為我國油田勘探開發(fā)的重要領域，例 如江蘇油田，在已發(fā)現的儲量中，中低滲透儲量已達到65%。大慶油田在薩北地區(qū)中低滲透 油層進行聚合物驅油，獲得較好的增油降水效果。隨著勘探程度的提高和對石油資源需求 的不斷增長，無論從剩余石油資源，還是開發(fā)趨勢分析，中低滲透油藏將是我國未來油田勘 探開發(fā)的主要對象。
[0003] 在三次采油技術中，三元化學復合驅油技術能夠實現油水超低界面張力，同時保 持注入流體粘度，大幅度提高采收率。但是，不同組份化學劑的混合物在油藏多孔介質中的 吸附、擴散和運移等性能特征差異較大，導致在油藏孔隙中驅油時的"色譜分離效應"。同時 表面活性劑在驅替過程中損耗量增大，采收率和經濟效益降低。另外，使用強堿助劑時，采 出過程中諸多環(huán)節(jié)產生嚴重結垢，給生產管理帶來了困難。
[0004] 要保證驅油體系在高礦化度和較高溫度條件下同時具有足夠高的黏度和超低界 面張力，必須沖破以往利用聚合物/表面活性劑復配體系的框框。結合高分子的增粘能力 與低分子表面活性劑的表面活性，在高分子鏈上引入具有優(yōu)良表面活性的功能基團，達到 既增粘又降低界面張力的效果，一種材料同時起到聚合物和表面活性劑兩種材料的作用， 因此此類具有表面活性的高分子驅油劑將一定程度上解決聚合物-表面活性劑復合驅存 在的色譜分離效應問題，同時由于具有表面活性功能聚合物的增粘性能，它也具有穩(wěn)定泡 沫的作用，在泡沫驅油和多元泡沫復合驅中可充當穩(wěn)泡劑，這些優(yōu)越性能使其在三次采油 中具有廣闊的應用前景。
[0005] 在中低滲透油藏進行聚合物驅礦場設計時，必須事先研究聚合物相對分子質量與 油層滲透率的匹配關系。在聚驅區(qū)塊相對分子質量優(yōu)選時，一方面要考慮選擇盡可能高的 聚合物相對分子質量，從而獲得更好的聚合物驅油性能，另一方面要考慮聚合物分子與不 同滲透率油層的匹配關系，盡可能增加聚合物溶液可進入的油層孔隙空間，提高聚驅控制 程度，從而獲得更好的聚驅效果。科研工作者通過室內流動實驗研究得到低滲透油層可以 開展聚合物驅，聚合物相對分子質量與油層滲透率之間的匹配性存在一定的關系，如果用 聚合物分子回旋半徑與孔隙喉道半徑之間關系來反映匹配關系，則匹配關系可表述為：對 于中低滲透率油層，當孔隙喉道半徑與聚合物分子回旋半徑之比大于5倍時，注入低相對 分子質量聚合物不會發(fā)生堵塞；小于5倍時會出現堵塞，得到了與主力油層相近的結果。如 果用滲透率平方根與聚合物分子回旋半徑之比對實驗結果進行表述，則可表述為滲透率平 方根與聚合物分子回旋半徑之比大于1. 5時不會堵塞油層。因此，考慮到聚合物相對分子 質量與中低滲透油層滲透率之間的匹配存在一定的關系，應合成一定分子量范圍的聚合物 來滿足與中低滲透油藏的匹配性。
[0006] 人們對具表面活性功能聚合物的研究不斷深入，開發(fā)新的品種和新的合成方法也 是當前研究的熱點。但由于對結構和性能的關系認識不夠，涉及物理化學性質的大分子水 溶液體系又非常復雜，到目前為止具表面活性功能聚合物這一領域的研究進展緩慢，用于 中低滲透油藏用的具表面活性功能聚合物的研究幾乎沒有。因此研究其結構與性能的關 系，合成一定分子量范圍的具有高表面活性的共聚物，具有重要的理論和應用價值。
[0007]US4138381、US4463151和EP426864中分別采用烷基或烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸 酯表面活性單體與丙烯酰胺類單體共聚，主要是利用表面活性單體的疏水基團在水中的締 合作用，從而使共聚物的粘度大幅度提高，含有表面活性單體組分的共聚物具有更好的耐 鹽性，但兩親性大單體組分在二元共聚物中難以向界面聚集，因此，所合成的共聚物表面活 性不好。
[0008]CN1178802A中，將丙烯酰胺類單體、表面活性大單體及離子型單體共聚得到三元 共聚物，該共聚物粘度較高但表面活性較差。西南石油學院的孫力立等人采用均相聚合 法，合成了一種新型高分子表面活性劑（PS1)，該高分子表面活性劑為丙烯酰胺、丙烯酸、甲 基丙烯酸甲酯三元共聚物，該高分子表面活性劑降低表面張力的能力不及低分子表面活性 劑，其與無機鹽復配，由于協同效應，會產生出優(yōu)于單一表面活性劑的復配性能，使表面張 力降得更低，但該高分子表面活性劑的耐溫抗鹽性能較差。中科院成都有機化學研究所的 金勇等人以甲苯二異氰酸酯和聚醚為主要原料，合成了一類帶有雙鍵的可聚合非離子型聚 氨酯高分子表面活性劑，該高分子表面活性劑在濃度為〇. 〇6mol/L時可使溶液表面張力降 至37. 6mN/m(25°C)，同時在很低濃度下依然能夠保持良好的表面活性，另外，該可聚合非 離子型聚氨酯高分子表面活性劑降低表面張力的能力隨著疏水鏈段所占比例的增加而增 加，但該可聚合非離子型聚氨酯高分子表面活性劑的聚合活性較差，同時耐溫性能差。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了克服目前中低滲透油藏用聚合物不能兼具良好的表面活性、 增稠水介質能力和耐溫抗鹽能力的缺點，提供一種兼具良好的表面活性、增稠水介質能力 和耐溫抗鹽能力的具表面活性功能聚合物，該具表面活性功能聚合物的制備方法，由該方 法制備得到的具表面活性功能聚合物，以及所述具表面活性功能聚合物作為驅油劑的應 用。
[0010] 為此，本發(fā)明提供了一種具表面活性功能聚合物，該具表面活性功能聚合物含有 結構單元A、結構單元B和結構單元C，其中，所述結構單元A為具有式（1)所示結構的結構 單元，所述結構單元B為具有式（2)所示結構的結構單元，所述結構單元C為具有式（3)和 /或式（4)所示結構的結構單元；
[0011] 其中，以所述具表面活性功能聚合物的重量為基準，所述結構單元A的含量為 59-79重量％,所述結構單元B的含量為20-40重量％,所述結構單元C的含量為0. 1-1重 量％，所述具表面活性功能聚合物的粘均分子量為500萬-1500萬；
[0012]
[0013] 其中，&和R2各自獨立地為Η或CfQ的烷基，R3為Q-Cm的亞烷基，R4和R5各自 獨立地為Η或CfC4的烷基，且R4和R5不同時為H，Μ為H、Na或K，R6為Η或CH3,R7為H、 CH3或CH2CH3,m選自5到18的整數，η選自1到5的整數。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種制備具表面活性功能聚合物的方法，該方法包括：在引發(fā)劑 和作為溶劑的水的存在下，使單體D、單體Ε和單體F進行溶液聚合反應，其中，所述單體D 為具有式（3)所示結構的單體，所述單體Ε為具有式（4)所示結構的單體，所述單體F為具 有式（5)所示結構的單體，
[0016]其中，&和R2各自獨立地為Η或CfQ的烷基，R3為Q-Cm的亞烷基，R4和R5各自 獨立地為Η或CfC4的烷基，且R4和R5不同時為H，Μ為H、Na或K，R6為Η或CH3,R7為H、 CH3或CH2CH3,m選自5到18的整數，η選自1到5的整數。
[0017] 本發(fā)明還提供了由上述方法制備的具表面活性功能聚合物。
[0018] 本發(fā)明還提供了上述具表面活性功能聚合物在驅油劑中的應用。
[0019] 本發(fā)明從分子設計的角度出發(fā)，通過引入表面活性單體F來提供聚合物的表面活 性。表面活性單體F分子結構中活潑的碳碳雙鍵使其具有很高的反應活性，極易與其它各 種烯類單體共聚生成不同的功能聚合物，分子結構中含有聚氧乙烯醚非離子基團以及長側 鏈烷基，因而具有良好的抗陽離子沉淀性能和耐溫性能。本發(fā)明中所述具表面活性功能聚 合物的分子量控制在一定范圍內以滿足與中低滲透油藏的匹配性，同時結合高分子的增粘 性與低分子表面活性劑的表面活性，具有易控制流度和降低油/水界面張力作用等優(yōu)點， 在一定程度上解決了聚合物-表面活性劑復合驅存在的色譜分離效應等問題。另外，還有 效地解決了現有驅油體系耐溫及抗無機高價陽離子性能差的問題，因此該類驅油劑適用于 中低滲透油藏以及高溫高鹽油藏，可以在三次采油中進一步提高原油采收率。
[0020] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0021] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0022] 圖1是聚合物Ρ2溶液、聚合物Ρ3溶液、聚合物Ρ4溶液、聚合物Ρ5溶液和對比樣 品ΚΥΡ溶液的表觀粘度隨溫度的變化曲線圖。
[0023] 圖2是聚合物Ρ2溶液、聚合物Ρ3溶液、聚合物Ρ4溶液、聚合物Ρ5溶液和對比樣 品ΚΥΡ溶液的表面張力（Υ)隨濃度（Cp)的變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下對本發(fā)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(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0025] 本發(fā)明提供一種具表面活性功能聚合物，該具表面活性功能聚合物含有結構單元 A、結構單元B和結構單元C，其中，所述結構單元A為具有式（1)所示結構的結構單元，所述 結構單元B為具有式（2)所示結構的結構單元,所述結構單元C為具有式（3)所示結構的 結構單元；
[0026] 其中，以所述具表面活性功能聚合物的重量為基準，所述結構單元A的含量可以 為59-79重量％，優(yōu)選為65-75重量％ ;所述結構單元B的含量可以為20-40重量％，優(yōu)選 為25-35重量％ ;所述結構單元C的含量可以為0. 1-1重量％,優(yōu)選為0. 1-0. 5重量％ ;所 述具表面活性功能聚合物的粘均分子量可以為500萬-1500萬，優(yōu)選為700萬-1300萬；
[0027]
[0028] 其中，&和R2