[发明专利]一种用于温敏性聚合物驱油剂合成的疏水单体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于温敏性聚合物驱油剂合成的疏水单体及其制备方法，属于油田化学剂设计技术领域。

背景技术

聚合物驱油剂是在三次采油作业中被广泛应用的化学剂。目前已商品化的工业产品主要有部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和黄原胶（XG），其中，部分水解聚丙烯酰胺由于价格较低，应用性能较好，在我国石油生产中得到广泛的应用。而黄原胶因注入性差、耐热性和抗菌性差，成本较高，用作聚合物驱油剂的比较少。但是，部分水解聚丙烯酰胺作为驱油剂存在着耐温性、耐盐性和抗剪切能力差的缺陷。近年来，国内外对耐温抗盐型聚合物驱油剂的研制给予了极大的关注，主要有两性聚合物、耐温耐盐改性单体聚合物、疏水缔合聚合物、梳型聚合物等。经过改性的产品耐温性、耐盐性和抗剪切能力虽有所提高，但仍然存在合成方法复杂、溶解较困难、成本居高不下等问题。

无论是部分水解聚丙烯酰胺还是耐温抗盐型的改性聚合物，其水溶液的特点都是随着温度的增加、剪切速率增大、盐含量增加到一定程度而出现粘度下降的特点。而聚N-烷基丙烯酰胺类聚合物水溶液却表现出随温度增加而粘度增加的现象，是一种典型的热增稠的温敏性聚合物，目前这类聚合物主要用于药物缓释、物料分离提纯、温敏薄膜、酶的固定以及免疫分析、智能纺织等领域，还没有在三次采油应用的相关报道。鉴于这类聚合物的热增稠效应，如果能用于三次采油可望能大大提高增稠剂的耐温性,满足高温高盐地层的需要,起到良好的增粘效果。而聚N-烷基丙烯酰胺类温敏性聚合物的热增稠效应主要依靠聚合物内含有一定比例的亲水基团和疏水基团，两者会与水溶液中的水分子产生相互作用，当温度低于临界温度时，聚合物中的亲水基团与水分子发生作用，由于氢键及分子间范德华力的存在，使得聚合物大分子周围的水分子形成由氢键连接的溶剂化壳层，使聚合物表现出一种伸展的线团结构，并且呈现出能溶解于水的特性。当温度升高时，亲水基团与水分子之间形成的氢键断裂，溶剂化层被破坏，呈现疏水特性，部分氢键被破坏,大分子链疏水部分的溶剂化层被破坏,水分子从溶剂化层的排出表现为相变,并由线团变为紧密的胶粒状结构，产生增稠的现象。

而三次采油用驱油剂不仅要求聚合物具有良好的的增稠效果，而且要求聚合物具有耐温抗盐性，疏水单体的选择是温敏聚合物能作为聚合物驱油剂的关键。目前常用的疏水单体主要有下面几种：N-十二烷基丙烯酰胺，N，N-二（十二烷基）丙烯酰胺，N-对正丁基苯基丙烯酰胺，丙烯酸全氟辛基乙基酯，丙烯酸苯氧乙基酯，对特丁基苯乙烯，对乙烯基联苯等，其可以为与丙烯酰胺或者衍生物进行自由基共聚，这些疏水单体的化学结构式为：

(a)N-十二烷基丙烯酰胺，(b)N,N-二(十二烷基)丙烯酰胺，(c)N-对正丁基苯基丙烯酰胺，(d)丙烯酸全氟辛基乙基酯，(e)丙烯酸苯氧乙基酯，(f)对特丁基苯乙烯，(g)对乙烯基联苯；

从上述结构式可见，疏水单体(a)、(b)、(c)、(d)、(e)都含有易水解的酰胺键或酯键或羰基，在温度、剪切、盐等外界环境的刺激下容易水解断裂而脱去疏水基团，丧失疏水效应。而(f)、(g)含有苯环结构，具有一定的刚性，能提高聚合物的耐温抗盐能力，但其中(f)-对特丁基苯乙烯烷基链短，疏水性较弱，(g)-对乙烯基联苯由于含两个苯环，水溶性会变差。因此，要满足聚合物驱油剂耐温抗盐的要求则聚合物链中须含有的刚性基团；要满足温敏聚合物的增稠特性，则要提适当高疏水单体的疏水性能。

发明内容

为了满足上述要求，本发明针对现有技术的不足提供一种用于温敏性聚合物驱油剂合成的疏水单体及其制备方法。

本发明提出利用正丁基苯为原料，通过傅克酰化反应，负氢转移还原反应以及醇脱水成烯反应三步常规的化学反应，将乙烯基引入正丁基苯的对位，合成疏水单体对正丁基苯乙烯。以期疏水单体对正丁基苯乙烯能和N-烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺共聚合成温敏聚合物驱油剂。对正丁基苯乙烯分子中的苯环可以提高共聚物分子链的刚性，使共聚物水溶液的分子链舒展，有利于提高共聚物的耐温抗盐能力，同时苯环也是疏水基团，可以使共聚物产生疏水缔合效应，处于对位的疏水基团正丁基则进一步加强共聚物的疏水效应，产生温敏增稠作用。对正丁基苯乙烯的分子结构：

本发明是通过如下技术方案实现上述目的。

(1)苯环对位的傅克酰化反应合成对正丁基苯乙酮

以马来酸酐为酰化剂，在无水三氯化铝的催化条件下对正丁基苯进行傅克酰化反应，在正丁基苯的对位引入乙酰基，得到第一步反应产物对正丁基苯乙酮，反应方程式如下式所示：