一种具有表面活性功能的聚合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水溶性的具有表面活性功能的聚合物和驱油用聚合物提高原油采收 率的研究领域，具体地，本发明涉及一种具有表面活性功能的聚合物及其制备方法。尤其是 指具有表面活性功能的驱油用聚合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 驱油用聚合物应具有优良的性能且水溶性好、增粘性强，能适应注入油层的环境 条件（如油层温度和矿化度），不易发生降解，抗老化性能良好。通常聚合物驱油剂有合成 聚合物、生化聚合物、天然聚合物的改性产物三大类。目前，油田三次采油中主要应用的驱 油聚合物为部分水解聚丙烯酰胺，其具有分子量高、水溶性好等特点。但是在高温高盐油藏 条件下，部分水解聚丙烯酰胺在性能上都有明显的缺陷，如耐温、抗盐能力差。针对以上这 些不足，国内外研究者为了改善聚丙烯酰胺溶液的耐温抗盐性以研制出性能优良耐温抗盐 型聚合物驱油剂，对聚合物驱油剂的增粘作用机理、热降解和耐盐性以及聚合物的结构与 耐温、耐盐性能的关系作了大量研究。
[0003] 然而，随着常规油藏采出程度的不断加大，可采储量的急剧减少，动用中低渗油藏 已经迫在眉睫。但是由于低分子量驱油聚合物不能满足油田性能指标要求，而高分子量驱 油聚合物在中低渗透油藏条件下出现油藏空隙堵塞，注入压力偏高等现象，造成中低渗透 油藏的开发进展比较缓慢。因此，开展中低渗透油藏驱油新型聚合物的研究具有十分重要 的意义。
[0004] 能够应用于中低渗透油藏的聚合物必须满足溶解性好，分子量不高，同时在高温 高盐下仍具有较高粘度，由此对可用于中低渗透的驱油聚合物提出了更高的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种具有表面活性功能的聚合物，本发明的该聚合物可作为 中低渗透油藏的驱油聚合物，具有水溶性好、增粘性强以及耐温抗盐性能和表面活性良好 的优点，从而使得该聚合物具有良好的洗油效果。
[0006] 在聚合物老化过程中，由于大分子侧基或刚性侧基的位阻效应，使分子运动阻力 大，减小高分子链的断裂，提高聚合物的抗老化能力。在丙烯酰胺聚合物中引入_S0 3基团， 聚合物将会表现出良好的耐温抗二价及多价金属阳离子的性能。由于强极性的磺酸基团， 其很强的亲水作用与静电排斥力使聚合物具有良好的水溶性，也极大地增大了分子链的流 体力学体积，具有良好的增粘作用，更重要的是聚合物具有出色的耐温抗盐性和表面活性。 根据这一思路，本发明的发明人采用选取既含有长链饱和烷基或不饱和烷烃又含有磺酸基 团的表面活性单体作为提高驱油聚合物耐温抗盐性的主要措施。
[0007] 为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种具有表面活性功能的聚合物，该聚合 物含有结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为式（1)所示的结构单元，所 述结构单元B为式（2)所示的结构单元，所述结构单元C为式（3)所示的结构单元，以所述 聚合物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为8-45摩尔％，所述结构单 元B的含量为50-91摩尔％，所述结构单元C的含量为0. 001-5摩尔％;所述聚合物的粘均 分子量为800万-2500万；
[0008]
[0009] 其中，&、1?2、1?3、1?4和1?5相同或不同，各自独立地为11或者(：1-03的烷基 ；&、111和11 相同或不同，各自独立地为〇或1-6的整数，R为C11-C24的烃基，D为亚甲基、亚氨基、氧或 硫，式（1)和式（3)中的Μ各自为Li、Na、K或Η中的一种。
[0010] 另一方面，本发明还提供一种具有表面活性功能的聚合物的制备方法，该方法包 括：在pH值为6-10的条件下，在聚合反应条件下，将式（4)所示的单体、式（5)所示的单 体、式（6)所示的单体、水、络合剂、助剂与引发剂接触，以所述聚合物中单体的总用量摩尔 数为基准，所述式（4)所示的单体的用量为8-45摩尔％，所述式（5)所示的单体的用量为 50-91摩尔％，所述式（6)所示的单体的用量为0.001-5摩尔％;所述聚合反应的条件使得 聚合反应后所得聚合物的粘均分子量为800万-2500万；其中，&、R 2、R3、R4和R5相同或不 同，各自独立地为Η或者C1-C3的烷基；a、m和η相同或不同，各自独立地为0或1-6的整 数，R为C11-C24的烃基，D为亚甲基、亚氨基、氧或硫，式（4)和式（6)中的Μ各自为Li、Na、 K或Η中的一种。
[0011]
[0012] 本发明提供的一种具有表面活性功能的聚合物在大分子链中引入一种具有表面 活性功能又含有可聚合乙烯基的功能单体，使得聚丙烯酰胺一方面具有水溶性高分子聚合 物的增粘性和粘弹性，并由此提高波及系数；另一方面表面活性功能可聚合单体的引入，使 得此类新型高分子驱油剂具有一定的表面活性，通过乳化增容和降低表界面张力等特性， 从而增加聚合物的洗油效果。本发明的该聚合物可作为中低渗透油藏的驱油聚合物，具有 水溶性好、增粘性强以及耐温抗盐性能和表面活性良好的优点。
[0013] 采用聚合的方法是制备本发明的具有表面活性功能的聚合物的主要方式，也就是 说采用丙烯酰胺与带有表面活性基团的功能单体进行聚合，通过聚合引入亲水基团和亲油 基团，从而使聚合物具有较高的表面活性，同时具有普通水溶性聚合物的特性。
[0014] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0015] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0016] 在本发明中，所述C11-C24的烃基可以包括碳原子数为11-24的烃基，具体地， 在本发明所述的方法中，所述C11-C24的烃基可以包括饱和或不饱和的烃基，例如，所述 C11-C24的烃基可以为C11-C24的直链或支链饱和烃基和C11-C24的直链或支链的不饱和 烃基中的任意一种。所述C11-C24的烃基可以包括C11的烃基、C12的烃基、C13的烃基、 C14的烃基、C15的烃基、C16的烃基、C17的烃基、C18的烃基、C19的烃基、C20的烃基、C21 的烃基、C22的烃基、C23的烃基、C24的烃基中的任意一种。
[0017] 在本发明中，所述不饱和的直链烃基中可以含有至少一个烯基。
[0018] -方面，本发明提供了一种具有表面活性功能的聚合物，该聚合物含有结构单元 A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为式（1)所示的结构单元，所述结构单元B为 式（2)所示的结构单元，所述结构单元C为式（3)所示的结构单元，以所述聚合物中结构 单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为8-45摩尔％，所述结构单元B的含量为 50-91摩尔％，所述结构单元C的含量为0. 001-5摩尔％ ;所述聚合物的粘均分子量为800 万-2500万；
[0019]
[0020] 其中，&、1?2、1?3、1?4和1? 5相同或不同，各自独立地为11或者(：1-03的烷基；&、111和11 相同或不同，各自独立地为〇或1-6的整数，R为C11-C24的烃基，D为亚甲基、亚氨基、氧或 硫，式（1)和式（3)中的Μ各自为Li、Na、K或Η中的一种。
[0021] 本发明提供的上述具有表面活性功能的聚合物在大分子链中引入一种具有表面 活性功能又含有可聚合乙烯基的功能单体，使得聚丙烯酰胺一方面具有水溶性高分子聚合 物的增粘性和粘弹性，并由此提高波及系数；另一方面表面活性功能可聚合单体的引入，使 得此类新型高分子驱油剂具有一定的表面活性，通过乳化增容和降低表界面张力等特性， 从而增加聚合物的洗油效果。本发明提供的上述聚合物就可以作为中低渗透油藏的驱油聚 合物，具有水溶性好、增粘性强以及耐温抗盐性能和表面活性良好的优点。
[0022] 优选情况下，在本发明所述的具有表面活性功能的聚合物中，&、R2、R 3、R4和R5相 同或不同，各自独立地为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；a、m和n相同或不同，各自独立地 为0、1、2、4或6, R为C11-C24的饱和或不饱和的直链烃基，D为亚甲基或亚氨基。
[0023] 更优选情况下，在本发明所述的具有表面活性功能的聚合物中，η为2或6,且D为 亚氨基。
[0024] 在本发明所述的具有表面活性功能的聚合物中，优选所述结构单元Α可以为式 (1-1)所示的结构单元，所述结构单元B为式（2-1)所示的结构单元，所述结构单元C