一種長鏈烷基季銨鹽單體、其制備方法及締合聚合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田化學(xué)助劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種長鏈烷基季銨鹽單體、其制備 方法及締合聚合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油開采過程可分為一次采油、二次采油和三次采油。一次和二次采油均通過物 理方法采油，其采收率可達(dá)30%~40%，但經(jīng)過一次、二次采油的地層中還殘留了大部分原 油。我國的主要油田已經(jīng)相繼進(jìn)入二次采油后期階段，為了提高現(xiàn)有油田的采收率，三次采 油技術(shù)得到日益廣泛的應(yīng)用。
[0003] 三次采油中目前較為有效的方式是通過聚合物驅(qū)、聚表二元驅(qū)或聚表堿三元驅(qū)來 提高原油采收率。聚合物驅(qū)是指在注入水中加入少量的聚合物，依靠增大水相粘度和降低 油層滲透率來起到提高波及系數(shù)以及提高采收率的作用。聚合物驅(qū)在我國化學(xué)驅(qū)提高采收 率技術(shù)中占據(jù)了重要的地位。
[0004] 傳統(tǒng)的聚合物驅(qū)油劑主要是部分水解的聚丙烯酰胺，它依賴于高分子量和聚合物 分子鏈上的離子和強(qiáng)極性側(cè)基的排斥作用而達(dá)到增粘效果。目前常采用N-烷基丙烯酰胺、 烷基丙烯酸酯等油溶性疏水單體合成疏水締合聚合物，合成過程中需采用大量表面活性 劑，而在后處理過程中需要除去表面活性劑，不利于聚合物工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 將可聚合表面活性劑作為聚合單體聚合得到聚合物驅(qū)油劑，可解決上述問題。但 是，隨著油田的不斷開發(fā)，開采油藏條件不斷惡化，油田開采正逐步進(jìn)入高溫高鹽的二類、 三類油藏區(qū)塊，這對聚合物的耐溫抗鹽性提出了更高的要求，現(xiàn)有的可聚合表面活性劑聚 合得到的驅(qū)油聚合物存在耐高溫性差和抗鹽性差的缺點(diǎn)，在高溫高鹽環(huán)境下增粘性能較 差，難以滿足該類油藏的應(yīng)用，從而限制了該類油藏的開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種長鏈烷基季銨鹽單體、其制備方法及締合聚合物，采 用本發(fā)明提供的長鏈烷基季銨鹽單體聚合得到的締合聚合物在高溫高鹽環(huán)境下具有較好 的增粘性能。
[0007] 本發(fā)明提供一種長鏈烷基季銨鹽單體，具有式1所示結(jié)構(gòu)：
[0008]
[0009] 式1中，Ri為亞芳基，R為C8~C20的烷基，X為鹵素。
[0010] 優(yōu)選的，在式1中，所述R為CIO~C18的烷基；
[0011] X 為 C1 或 Br。
[0012] 優(yōu)選的，在式1中，所述R!包括亞苯基。
[0013] 本發(fā)明提供一種長鏈烷基季銨鹽單體的制備方法，包括以下步驟：
[0014] A)將丙烯酰氯、式2所示化合物進(jìn)行反應(yīng)，得到式3所示化合物；
[0015]
[0016] B)將所述步驟A)中得到的式3所示化合物與鹵代烴RX混合后進(jìn)行反應(yīng)，得到式1所 示長鏈烷基季銨鹽單體；
[0017]
[0018] 其中，Ri為亞芳基，R為C8~C20的烷基，X為鹵素。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟A)中反應(yīng)的溫度為-10~10°C ;
[0020] 所述步驟A)中反應(yīng)的時間為2~12小時。
[0021] 優(yōu)選的，所述式2所示化合物包括N，N_二甲基對苯二胺。
[0022] 優(yōu)選的，所述式2所示化合物和丙烯酰氯的摩爾比為1: (0.5~3)。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟B)中式3所示化合物和鹵代烴的摩爾比為1:(0.5~3)。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟B)中反應(yīng)的溫度為40~80°C ;
[0025] 所述步驟B)中反應(yīng)的時間為24~48小時。
[0026] 本發(fā)明提供一種締合聚合物，包括式4~式7所示結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元：
[0027]
[0028] 式7中，Ri為亞芳基，R為C8~C20的烷基，X為鹵素。
[0029]本發(fā)明提供了一種長鏈烷基季銨鹽單體，具有式1所示結(jié)構(gòu)，式1中，Ri為亞芳基，R 為C8~C20的烷基，X為鹵素。本發(fā)明中的烷基季銨鹽單體可聚合基團(tuán)為丙烯酰胺基團(tuán)上的 雙鍵，活性相對較高，在共聚過程中具有較高的轉(zhuǎn)化率，更有利于構(gòu)建超分子溶液結(jié)構(gòu)；同 時分子結(jié)構(gòu)中除常規(guī)的長鏈烷基外，還引入了苯環(huán)結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)具有大的空間位阻和剛 性，利于抑制分子內(nèi)締合作用，使得主鏈分子結(jié)構(gòu)更為舒展，具有更佳的增粘性能，聚合物 溶液具備更優(yōu)異的耐溫抗鹽性能。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例6~10得到的締合聚合物的增粘性測試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明提供了一種長鏈烷基季銨鹽單體，具有式1所示結(jié)構(gòu)：
[0033]
[0034] 式1中，為亞芳基，R為C8~C20的烷基，X為鹵素。
[0035] 本發(fā)明提供的長鏈烷基季銨鹽聚合得到的締合聚合物在高溫高鹽條件下具有較 好的增粘性能。
[0036] 在本發(fā)明中，所述長鏈烷基季銨鹽單體為可聚合陽離子表面活性劑，式1中，心為 亞芳基，優(yōu)選選自亞苯基;R為C8~C20的烷基，優(yōu)選為C10~C18的烷基，更優(yōu)選為C12~C16 的烷基;最優(yōu)選為C13~C14的烷基;X為鹵素，優(yōu)選為C1或Br。
[0037] 具體的，所述長鏈烷基季銨鹽單體優(yōu)選為如下結(jié)構(gòu)：
[0038]
[0039]
[0040] 本發(fā)明還提供了一種長鏈烷基季銨鹽單體的制備方法，包括以下步驟：
[0041] A)將丙烯酰氯和式2所示化合物進(jìn)行反應(yīng)，得到式3所示化合物；
[0042]
[0043] B)將所述步驟A)中得到的式3所示化合物與鹵代烴RX混合后進(jìn)行反應(yīng)，得到式1所 示長鏈烷基季銨鹽單體；
[0044]
[0045] 式1中，R!為亞芳基，R為C8~C20的烷基，X為鹵素。
[nn/iAl
[0047] 本發(fā)明優(yōu)選按照式7所示反應(yīng)方程式進(jìn)行所述步驟A)的反應(yīng)，本發(fā)明優(yōu)選將丙烯 酰氯、式2所示化合物在溶劑中混合，進(jìn)行反應(yīng)，得到式3所示化合物。本發(fā)明優(yōu)選將所述式2 所示化合物和丙烯酰氯分別與溶劑混合，然后再將所述丙烯酰氯溶液加入式2所示化合物 溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，得到式3所示化合物。本發(fā)明優(yōu)選在反應(yīng)過程中加入縛酸劑，與產(chǎn)物之一 的鹽酸反應(yīng)，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行。在本發(fā)明中，所述式2所示化合物為芳香族二胺，優(yōu)選包括 N，N二甲基對苯二胺;所述式3化合物中，心為亞芳基，優(yōu)選選自亞苯基;所述溶劑優(yōu)選包括 二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷和四氫呋喃中的一種或幾種;所述縛酸劑優(yōu)選包括碳酸鈉、 碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙胺和吡啶中的一種或幾種。
[0048] 在本發(fā)明中，所述式2所示化合物和丙烯酰氯的摩爾比優(yōu)選為1:(0.5~3)，更優(yōu)選 為1: (1~2)，最優(yōu)選為1: (1.2~1.5);所述式2所示化合物與溶劑的摩爾比優(yōu)選為1: (1~ 3)，更優(yōu)選為1: (1.2~2)。在本發(fā)明中，所述丙烯酰氯和式2所示化合物反應(yīng)的時間優(yōu)選為2 ~12小時，更優(yōu)選為4~8小時;所述丙烯酰氯和式2所示化合物反應(yīng)的溫度優(yōu)選為-10~10 °C，更優(yōu)選為-5~5°C。本發(fā)明對所述反應(yīng)的裝置沒有特殊的限制，優(yōu)選采用設(shè)置有攪拌器、 溫度計、回流冷凝管、恒壓滴液漏斗和氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的四頸瓶。
[0049]完成上述反應(yīng)后，本發(fā)明優(yōu)選將反應(yīng)后的體系進(jìn)行過濾，然后將過濾得到的固體 依次進(jìn)行水