[发明专利]一种具有表面活性功能的聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

本发明的发明人是基于以下考虑完成本发明的技术方案的：在水溶性聚合物中，引入疏水基团，利用疏水基团的疏水缔合作用是改善聚合物耐温耐盐性能的重要途径。而含氟基团间恰好具有较低的内聚能，从而更有利于疏水基团形成分子间缔合作用而增加聚合物分子的流体力学体积，溶液的粘度随聚合物浓度的增加呈指数增长，甚至聚合物在盐水中的粘度比纯水中更高。此外，疏水基团的有序排列还可以有效降低聚合物溶液的表界面张力和提高聚合物的乳化性能。磺酸基团作为亲水端，一方面可以增加聚合物的水溶性，另一方面可以提高聚合物的耐温抗盐性能。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-SO₃^-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含氟疏水基团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。

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1000万-2800万；

其中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅相同或不同，各自独立地为H或者C1-C3的烷基；a、m、n和p相同或不同，各自独立地为0或1-8的整数，R为取代或未取代的C1-C10的烃基，式(1)和式(3)中的M各自为Li、Na、K或H中的一种。

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1000万-2800万；