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Title:
AMPHIPHILIC MACROMOLECULE AND USE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/013355
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides an amphiphilic macromolecule and the use thereof. The amphiphilic macromolecules have structural units to adjust molecular weight and molecular weight distribution and charging property effects, high stereo-hindrance structural units, and amphiphilic structural units, are suitable for fields such as oil field well drilling, well cementation, fracturing, oil gathering and transfer, sewage treatment, sludge treatment and papermaking, etc., and can be used as an oil-displacing agent for enhanced oil production, a heavy oil viscosity reducer, a fracturing fluid, a clay stabilizing agent, a sewage treatment agent, a papermaking retention and drainage aid or a reinforcing agent, etc.

Inventors:
WANG, Jinben (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
王金本 (中国北京市海淀区中关村北一街2号, Beijing 0, 100080, CN)
SHI, Xuefeng (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
史学峰 (中国北京市海淀区中关村北一街2号, Beijing 0, 100080, CN)
XU, Xiaohui (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
徐晓慧 (中国北京市海淀区中关村北一街2号, Beijing 0, 100080, CN)
Application Number:
CN2011/001577
Publication Date:
January 31, 2013
Filing Date:
September 16, 2011
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Assignee:
INSTITUTE OF CHEMISTRY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
中国科学院化学研究所 (中国北京市海淀区中关村北一街2号, Beijing 0, 100080, CN)
WANG, Jinben (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
王金本 (中国北京市海淀区中关村北一街2号, Beijing 0, 100080, CN)
SHI, Xuefeng (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
史学峰 (中国北京市海淀区中关村北一街2号, Beijing 0, 100080, CN)
XU, Xiaohui (Zhongguancun North First Street 2, Haidian District, Beijing 0, 100080, CN)
International Classes:
C08F220/56; C08F220/06; C08F220/18; C08F220/34; C08F220/58; C08F226/02; C08F232/04; C09K8/588
Foreign References:
CN101492515A2009-07-29
CN101781386A2010-07-21
US4653584A1987-03-31
Other References:
See also references of EP 2738191A4
None
Attorney, Agent or Firm:
JEEKAI & PARTNERS (Suit 602 Jinyu Tower, A129 West Xuan Wu Men Street Xicheng District, Beijing 1, 100031, CN)
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Claims:
权利要求

1、 一种两亲高分子, 其特征在于: 具有调节分子量与分子量分布以及荷电特 性作用的结构单元 A、高空间位阻结构单元 B和两亲结构单元 C作为重复结构单元。

2、 如权利要求 1所述的两亲高分子, 其特征在于: 所述调节分子量、 分子量 分布以及荷电特性作用的结构单元 A包括 (甲基)丙烯酰胺类单体单元 和/或 (甲基) 丙烯酸类单体单元 A2

3、 如权利要求 1所述的两亲高分子, 其特征在于: 所述高空间位阻结构单元 B含有结构 G, 所述结构 G为以主链相邻两个碳原子为基础形成的环状烃结构或选 自式 (3)表示的结构, 所述高空间位阻结构单元 B任选的含有式 (4)所示的结构:

式 (3) 式 (4)

H3

式 (5) 式 (6)

式 (5)中, a为 1-11的整数。

式 (4)中, R7为 H或甲基; R8选自- HPhOH、 -OCH2Ph、 -OPhOH、 -OPhCOOH 及其盐、 -NHC(CH3)2CH2S03H及其盐、 -OC(CH3)2(CH2)bCH3、 -NHC(CH3)2(CH2)eCH3、 -OC(CH3)2CH2C(CH3)2(CH2)dCH3、 - HC(CH3)2CH2C(CH3)2(CH2)eCH3

-0(CH2)fN+(CH3)2CH2PhX 、

其中, b、 c分别为 0-21的整数; d、 e分别为 0-17的整数; f为 2-8的整数;

X—为 C1—或 Br―。

4、 如权利要求 1所述的两亲高分子, 其特征在于: 所述两亲结构单元 C具有 式 (8)所示的结构: ^10

式 (8)

式 (8)中, R9为 H或甲基, R1Q为 -0-或 -NH -, Rn为含有直链烃基、 支链烃基、 聚氧乙烯基 (PEO)、 聚氧丙烯基 (PPO)、 PEO与 PPO嵌段、 单季铵盐、 多季铵盐或 磺酸及其盐的基团。

5、 如权利要求 2所述的两亲高分子, 其特征在于: 以两亲高分子所有重复单 元总数为 100mol%计,所述 (甲基)丙烯酰胺类单体单元 在整个两亲高分子所有重 复单元中所占的摩尔百分数为 70-99mol%; 所述 (甲基)丙烯酸类单体单元 A2在整个 两亲高分子所有重复单元中所占的摩尔百分数为 l-30mol%。

6、 如权利要求 3所述的两亲高分子, 其特征在于: 以两亲高分子所有重复单 元总数为 100mol%计, 结构 G在整个两亲高分子所有重复单元中所占的摩尔百分 数为 0.02-2mol%;式 (4)所示的结构在整个两亲高分子所有重复单元中所占的摩尔百 分数为 0.05-5mol%。

7、 如权利要求 4所述的两亲高分子, 其特征在于: 以两亲高分子所有重复单 元总数为 100mol%计, 所述式 (8)表示的结构单元在整个两亲高分子所有重复单元 中所占的摩尔百分数为 0.05-10mol%。

8、 如权利要求 1所述的两亲高分子, 其特征在于: 所述调节分子量、 分子量 分布以及荷电特性作用的结构 A具有如下式 (2)所示的结构:

式 (2)

式 (2)中, 1^为11或甲基; R2和 R3各自独立的选自 H、 d-C3的烷基; R4选自 H或甲基; Gr为 -0H或 -0"Na+; m和 n表示该结构单元在整个两亲高分子所有重复 单元中所占的摩尔百分数; m为 70-99mol%; n为 l-30mol%。

9、 如权利要求 3所述的两亲高分子, 其特征在于: 所述以主链相邻两个碳原 子为基础形成的环状烃结构选自:

10、如权利要求 1所述的两亲高分子, 其特征在于: 所述高空间位阻结构单元 B具有式 (7)所示的结构:

式 (7)

式 (7)中, G的定义如权利要求 3所述; R7和 的定义如上述式 (4)中所述; X 和 y分别表示该结构单元在整个两亲高分子所有重复单元中所占的摩尔百分数; X 为 0.02-2mol%; y为 0.05-5mol%。

11、如权利要求 4所述的两亲高分子, 其特征在于: R1()与 Rn组成的结构可选 自 -0(CH2)gN+(CH3)2(CH2)hCH3X、 - H(CH2)iN+(CH3)2(CH2)jCH3X、

-0(CH2)kN+((CH2)pCH3)3X

-0(CH2)qN+(CH3)2(CH2)aCH(S03H)CH2(EO)p(PO (CH2)sCH3X、

- H(CH2)qN+(CH3)2(CH2)aCH(S03H)CH2(EO)p(PO (CH2)sCH3X、

-0(CH2)qN+(CH3)2(CH2)aCH(COOH)CH2(EO)p(PO)Y(CH2)sCH3X

- H(CH2)qN+(CH3)2(CH2)aCH(COOH)CH2(EO)p(PO)Y(CH2)sCH3X 、

-0(CH2)2N+(CH3)2(CH2)eS03 -(OCH(CH2N+(CH3)2(CH2)?CH3Cr)CH2)110(CH2)eCH3 -(OCH(CH2N+((CH2 CH3)3Cr)CH2XO(CH2)KCH3、 -OCH(CH2N+(CH3)2(CH2)rCH3X ))2

-OCH(CH2N+((CH2)sCH3)3X ))2

其中, g、 i、 k、 q分别为 1-6的整数; h、 j分别为 3-21的整数; p为 3-9的整 数; a为 1-12的整数; β、 γ分别为 0-40的整数; δ为 0-21的整数; ε为 4-18的整 数; ζ为 1-21的整数; η、 I分别为 1-30的整数; θ、 κ分别为 3-21的整数; λ为 0-9 的整数; r为 3-21的整数; s为 3-9的整数; X—为 C1—或 Br―。

12、如权利要求 1所述的两亲高分子,其特征在于:所述两亲高分子具有式(9) 所示的结构:

式 (9)

式 (9)中, R4选自 H或甲基; m和 n表示该结构单元在整个两亲高分子所有重 复单元中所占的摩尔百分数; m为 70-99mol%; n为 l-30mol% ; G、 R7、 R8、 x和 y 的定义如上述式 (7)所述; R9为 H或甲基, R1Q为 -0-或 -NH-; Rn为含有直链烃基、 支链烃基、 聚氧乙烯基 (PEO) 、 聚氧丙烯基 (PPO)、 PEO与 PPO嵌段、 单季铵盐、 多季铵盐或磺酸及其盐的基团; z表示该结构单元在整个两亲高分子所有重复单元 中所占的摩尔百分数, z为 0.05-10mol%。

13、 如权 -(X)化合物:

(IV)

(VI)

VIII)

(X)

14、 如权利要求 1-13任一项所述的两亲高分子, 其特征在于: 分子量为 100 万 -2000万之间。

15、 权利要求 1-14任一项所述的两亲高分子的用途, 其特征在于: 用于油田 钻井、 固井、 压裂、 原油集输、 污水处理、 污泥处理和造纸, 或用作强化采油驱油 剂、稠油降粘剂、压裂液、粘土稳定剂、 污水处理剂、造纸用助留助滤剂或补强剂。

Description:
两亲高分子和用途 技术领域

本发明涉及一种两亲高分子及其用途, 该两亲高分子适用于油田钻井、 固井、 压裂、 原油集输、 污水处理、 污泥处理和造纸等领域, 可用作强化采油驱油剂、 稠 油降粘剂、 压裂液、 粘土稳定剂、 污水处理剂、 造纸用助留助滤剂或补强剂等。 背景技术

化学方法是重要的强化采油提高原油采收率 (Enhanced Oil Recovery, EOR) 技术, 而以聚合物驱为代表的化学驱是其中最有效和 具潜力的措施之一。 然而, 随 着聚合物驱技术的深入实施, 常规驱油用聚合物体系凸显出一些问题。 举例来说, 广泛使用的部分水解聚丙烯酰胺聚合物在高温 高盐油藏条件下增粘能力、 热稳定性 迅速降低, 同时其本身不具有表面 /界面活性, 不能有效启动油膜, 挖掘剩余油的 能力有限。 而以聚合物为基础的二元复合体系 (聚合物 /表面活性剂) 和三元复合 体系 (聚合物 /表面活性剂 /碱)增强了原油采出液的乳化稳定性, 导致油水分离和 污水处理难度增大, 同时在油藏条件下容易造成组分间协同作用减 弱的问题, 并可 能对油藏造成伤害。 复合体系的应用因而受到很大限制。

稠油开采是世界范围内的共同难题,其主要原 因是稠油具有粘度大、胶质沥青 质或含蜡量高的特点, 在地层、 井筒及输油管线中不易流动, 另外由于油水流度比 大, 还易造成油井见水快、 采出液含水率高、 地层易出砂等问题。 稠油开采方法主 要可分为注入流体开采 (如热水驱、 蒸汽吞吐、 蒸汽驱等) 和增产型开采方式 (如 水平井、 复合分支井、 电加热等) 。 化学降粘剂对于稠油可进行有效分散、 乳化等 作用, 显著降低稠油粘度、 减小稠油在地层和井筒中流动阻力, 这对于降低开采过 程能耗、 减少排放污染、 提高稠油采收率具有重要意义。

发明公开

本发明以下内容中, 除另有定义外, 相同的可变基团、 分子式 /结构式等均具 有相同的定义。

本发明涉及一种两亲高分子,所述两亲高分子 具有如下所述的重复单元: 调节 分子量、 分子量分布以及荷电特性作用的结构单元 A、 高空间位阻结构单元 B和两 亲结构单元 C。

在一个实施例中,所述调节分子量、分子量分 布以及荷电特性作用的结构单元

A包括 (甲基)丙烯酰胺类单体单元 和/或 (甲基)丙烯酸类单体单元 A 2; 优选同时包 括 (甲基)丙烯酰胺类单体单元 和 (甲基)丙烯酸类单体单元 A 2 。 在本领域中, 两亲 高分子的分子量通常可根据需要进行选择, 使用比较多的是 100-2000万之间。

优选的, 所述 (甲基)丙烯酰胺类单体 A具有如下式 (1)所示的结构:

式 (1)中, 1^为11或甲基; R 2 和 R 3 各自独立的选自 H、 C r C 3 的烷基; R 2 和 R 3 优选为 H。

优选的,所述 (甲基)丙烯酸类单体单元 A 2 为 (甲基)丙烯酸和 /或 (甲基)丙烯酸盐; 甲基丙烯酸盐优选为甲基丙烯酸钠。

优选的, 以两亲高分子所有重复单元总数为 100mol %计, 所述 (甲基)丙烯酰胺 类单体单元 在整个两亲高分子所有重复单元中所占的摩尔 百分数为 70-99mol%, 优选为 70-90mol %, 更优选 73-78mol %。

优选的,所述 (甲基)丙烯酸类单体单元 A 2 整个两亲高分子所有重复单元中所占 的摩尔百分数为 l-30mol %, 优选 l-25mol %, 更优选 20-25mol %。

在另一个实施例中,所述调节分子量、分子量 分布以及荷电特性作用的结构单 元 A具有如下式 (2)所示的结构:

式 (2)

其中, 1^为11或甲基; R 2 和 R 3 各自独立的选自 H、 d-C 3 的烷基; R 2 和 R 3 优 选为 H; 选自 H或甲基; Gr为 -OH或 -0"Na + ; m, n表示该结构单元在整个两亲 高分子所有重复单元中所占的摩尔百分数; m为 70-99mol%, 优选为 70-90mol %, 更优选 73-78mol % ; n为 l-30mol %, 优选 l-25mol %, 更优选 20-25mol %。

在另一个实施例中, 式 (2)中 R r R 3 优选为 H, Gr优选为 -0"Na +

在另一个实施例中,所述高空间位阻结构单元 B至少含有结构 G,所述结构 G 为以主链相邻两个碳原子为基础形成的环状烃 结构或选自式 (3)表示的结构,结构单 元 B中任选的含有式 (4)所示的结构:

式 (3) 式 (4)

式 3)中, R 5 为 H或甲基; 优选为 H; R6选自如下式 (5)-(6)所示的基团:

CH 2 ― 0(CH 2 ) 2 COOCH 2 CH 3

- ― NH c ― ― 0(CH 2 ) 2 COOCH 2 CH- CH 2 — 0(CH 2 ) 2 COOCH 2 CH ;

式 (5) 式 (6) 式 (5)中, a为 1-11的整数; 优选为 1-7;

式 (4)中, R 7 为 H或甲基; R 8 选自- NHPhOH、 -OCH 2 Ph、 -OPhOH、 -OPhCOOH 及其盐、 -NHC(CH 3 ) 2 CH 2 S0 3 H及其盐、 -OC(CH 3 ) 2 (CH 2 ) b CH 3 、 -NHC(CH 3 ) 2 (CH 2 ) e CH 3 、 -OC(CH 3 ) 2 CH 2 C(CH 3 ) 2 (CH 2 ) d CH 3 、 - HC(CH 3 ) 2 CH 2 C(CH 3 ) 2 (CH 2 ) e CH 3

-0(CH 2 ) f N + (CH 3 ) 2

其中, b、 c分别为 0-21的整数, 优选为 1-11 ; d、 e分别为 0-17的整数, 优选 为 1-7; f为 2-8的整数, 优选为 2-4; X—为 C1—或 Br―。

优选的, 所述高空间位阻结构单元 B含有结构 G和式 (4)所示的结构。

在另一个实施例中, 所述以主链相邻两个碳原子为基础形成的环状 烃结构选

-CH— CH一

H C、 CH2

优选的, 上述高空间位阻结构单元 B中结构 G在整个两亲高分子所有重复单 元中所占的摩尔百分数为 0.02-2mol%,优选 0.02-1.0mol%,更优选为 0.05-0.5mol%。

优选的, 上述高空间位阻结构单元 B中式 (4)所示的结构在整个两亲高分子所 有重复单元中所占的摩尔百分数为 0.05-5mol%、 优选为 0.1-2.5mol%, 更优选为 0.1-0.5mol%。

在另一个实施例中, 所述高空间位阻结构单元 B具有式 (7)所示的结构:

、 、 I

。=ϊ 式 (7)

式 (7) G的定义如上所述, 优选为式 (3)所表示的结构、 R 7 和 R 8 的定义如上述式 (4)所述; X和 y分别表示该结 构单元在整个两泶高分子所有重复单元中所占 的摩尔百分数; X为 0.02-2mol%, 优 选 0.02-1.0mol%, 更优选为 0.05-0.5mol%; y为 0.05-5mol%、 优选为 0.1-2.5mol%, 更优选为 0.1-0.5mol%。

在另一个实施例中, 所述两亲 具有式 (8)所示的结构:

式 (8)

式 (8)中, R 9 为 H或甲基; R 1Q 为 -0-或 -NH-; R n 为含有直链烃基、 支链烃基、 聚氧乙烯基 (PEO)、 聚氧丙烯基 (PPO)、 PEO与 PPO嵌段、 单季铵盐、 多季铵盐或 磺酸及其盐的基团。

优选的, 上述两亲结构单元 C在整个两亲高分子所有重复单元中所占的摩 百分数为 0.05-10mol%, 优选 0.1-5. Omol%, 更优选 0.5-1.75mol%。

在另一个实施例中, R 1() 与 R n 组成的结构可选自

-0(CH 2 ) g N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) h CH 3 X、 - H(CH 2 ) 1 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) J CH 3 X、

-0(CH 2 ) k N + ((CH 2 ) f CH 3 ) p X

-0(CH 2 ) q N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) a CH(S0 3 H)CH 2 (EO)p(PO (CH 2 ) s CH 3 X、

- H(CH 2 ) q N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) a CH(S0 3 H)CH 2 (EO)p(PO (CH 2 ) s CH 3 X、

-0(CH 2 ) q N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) a CH(COOH)CH 2 (EO)p(PO) Y (CH 2 ) s CH 3 X

- H(CH 2 ) q N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) a CH(COOH)CH 2 (EO)p(PO) Y (CH 2 ) s CH 3 X

-0(CH 2 ) 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) e S0 3 -(OCH(CH 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) ? CH 3 Cr)CH 2 ) 11 0(CH 2 ) e CH3 -(OCH(CH 2 N + ((CH 2 CH 3 ) 3 Cr)CH 2 XO(CH 2 ) K CH 3 、 -OCH(CH 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) r CH 3 X )) 2

-OCH(CH 2 N + ((CH 2 ) s CH 3 ) 3 X )) 2

其中, g、 i、 k、 q分别为 1-6的整数, 优选 2-4; h、 j分别为 3-21的整数, 优 选 3-17; p为 3-9的整数, 优选 3-5; a为 1-12的整数, 优选 1-8; β、 γ分别为 0-40 的整数, β优选 0-25, γ优选 0-15; δ为 0-21的整数, 优选 0-17; ε为 4-18的整数, 优选 4-12; ζ为 1-21的整数, 优选 1-15; η、 ι分别为 1-30的整数, 优选 1-20; θ、 κ分别为 3-21的整数, 优选 3-17; λ为 0-9的整数, 优选 0-5; r为 3-21的整数, 优 选 3-17; s为 3-9的整数, 优选 3-5; X—为 C1—或 Br―。

在另一个实施例中, 所述两亲高分子具有式 (9)所示的结构:

式 (9) 式 (9)中, R4, m, n的定义如上述式 (2)所述; R 7 , R 8 , G, x, y的定义如式 (7) 所述; R 9 , Rio, Rn的定义如上述式 (8)所述, z表示该结构单元在整个两亲高分子 所有重复单元中所占的摩尔百分数, z为 0.05-10mol%, 优选 0.1-5.0mol%, 更优选 0.5-1.75mol % 0

具体的,

Π )

(HI)

(IX)

(X)

本发明上述两亲高分子的分子量为 100万 -2000万之间; 优选为 300万 -1300 万之间。

分子量 M的测定方法: 使用乌氏粘度计测定特性粘数 [;;], 并将测得的 [;;]代 入下面公式中计算得到;

Μ = 02 [η] 1 15 本发明所述两亲高分子可采用本技术领域所已 知的方法制备,例如: 通过起调 节分子量、 分子量分布以及荷电特性作用的结构单元单体 、 高空间位阻结构单元单 体和两亲结构单元单体在引发剂作用下聚合而 成; 聚合反应可以为悬浮聚合、 乳液 聚合、 溶液聚合、 沉淀聚合等本领域熟知的聚合方法。

典型的制备方法为: 在水体系中通过搅拌的方式分散或溶解上述各 单体,在氮 气保护下引发聚合形成两亲性高分子。 现有技术中制备两亲高分子的相关技术均可 用于本发明的两亲高分子的制备。

制备两亲高分子所采用的单体均可直接商购获 得,或依据现有技术直接制备得 至 IJ, 一些单体的合成路线在具体实施例中有详细说 明。

附图说明

图 1 本发明实施例 1一实施例 5制得的两亲高分子在 3 X 10 4 mg/L矿化度盐水 中 85°C下的粘浓关系曲线。

图 2 本发明实施例 1一实施例 5制得的两亲高分子在 3 X 10 4 mg/矿化度盐水中 浓度为 1750mg/L时的粘温关系曲线。

实施发明的最佳方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明, 但本发明并不限于以下实施例。 实施例 1

本实施例合成的两亲高分子如式( I )所示:

本实施例的两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 78%、 20 % 0.25%、 0.5%、 1.25%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 9左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 25 °C下反应, 反应约 4 h反应结束, 反应完全。 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量 M为 1280x l0 4

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 75%、 23 % 0.15%、 0.1%、 1.75%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 8左右, 通氮气 40 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 20°C下反应, 反应约 5 h反应结束, 反应完全。 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 1080x l0 4

实施例 3

本实施例合成的两亲高分子如式 (III)所示:

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 75%、 24 % 0.25%、 0.25%、 0.5%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 9左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 25°C下反应, 反应约 6 h反应结束, 反应完全。 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 590x l0 4 实施例 4

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 75%、 23 % 0.05%、 0.25%、 1.7%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 9左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 18°C下反应, 反应约 6 h反应结束, 反应完全, 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 470x l0 4

实施例 5

本实施例合成的两亲高分子如式 (V)所示:

:

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 78%、 20 % 0.1%、 0.25%、 1.65%拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节反应 溶液, 使其 pH为 10左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。在氮气保护下加入引发 剂, 再通氮气 lO min后封口, 在 25 °C下反应, 反应约 6 h反应结束, 反应完全。 所 得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 530 X 10 4

实施例 6

本实施例合成的两亲高分子如式 (VI)所示:

(VI) 本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 73%、 25 % 0.5%、 0.5%、 1%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节反应 溶液, 使其 pH为 8左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入引发 剂, 再通氮气 10 min后封口, 在 45 °C下反应, 反应约 3 h反应结束, 反应完全。 所 得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 640x l0 4

实施例 7

本实施

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 77%、 22 % 0.25%、 0.25%、 0.5%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 9左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 55 °C下反应, 反应约 2 h反应结束, 反应完全。 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 820x l0 4

实施例 8

本实

(環) 本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 73% % 0.25%、 0.15%、 0.6%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 10左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 55 °C下反应, 反应约 3 h反应结束, 反应完全。 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 360x l0 4

实施例 9

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 75%、 23 % 0.5%、 0.25%、 1.25%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 8左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口, 在 50°C下反应, 反应约 2.5 h反应结束, 反应完 全。所得产品经过干燥,得到粉末状两亲高分 子。两亲高分子的分子量为 1260x l0 4

实施例 10

本实

本实施例两亲高分子的合成:

先将占总反应体系重量 3/4的水加入反应釜中, 再将占总反应体系重量 1/4的 各种单体加入反应釜, 各重复单元的摩尔百分数 m、 n、 x、 y、 z依次为 75%、 24 % 0.25%、 0.25%、 0.5%, 搅拌使它们完全溶解, 并向其中加入 pH值调节剂调节 反应溶液, 使其 pH为 8左右, 通氮气 30 min除去其中的氧气。 在氮气保护下加入 引发剂, 再通氮气 10 min后封口,在 50°C下反应, 反应约 4 h反应结束, 反应完全。 所得产品经过干燥, 得到粉末状两亲高分子。 两亲高分子的分子量为 810x l0 4 。 测定实施例 测定例 1

使用矿化度 3 X 10 4 mg/L的盐水配制不同浓度的两亲高分子溶 , 测定溶液浓 度、 温度与溶液粘度的关系, 结果见图 1和图 2。

图中表明, 在高温和高矿化度条件下, 实施例 1-5的两亲高分子溶液仍具有良 好的增粘能力。 两亲高分子中的高空间位阻单元减小了主链内 旋转自由度、 增加了 大分子链的刚性,使大分子链难于蜷曲而趋向 伸展,导致大分子流体力学半径增大, 同时, 两亲结构单元通过分子内或分子间作用形成缔 合微区, 显著提高了高温高盐 条件下的溶液增粘能力。 测定例 2

测试方法: 温度为 25 °C下, 将三种油田电脱原油样品 25ml加入 50ml具塞试 管中, 继续加入 25ml以蒸熘水配制的不同浓度两亲高分子的水 液, 盖紧试管塞 后, 采用手工方式振荡或将试管放置在振荡箱内, 水平振荡 80-100次, 振幅应大于 20cm, 充分混合后, 松动试管塞。 原油降粘率按照下式计算:

降粘率 (%) =画口口口驅翻本謹

原油样品粘度

实施例 6—实施例 10制得的两亲高分子稠油降粘实验结果(油水 1 : 1,

25 °C )

油水体积比 (1 : 1 ) 降粘率 降粘率 降粘率 油样 1 油样 2 油样 3

试验温度 (25 °C ) ( % ) ( % ) ( % ) 初始粘度 (mPa-s) 1500 ― 4900 ― 21000 ―

400mg/L 625 1450 5200

58.33 70.41 75.24

600mg/L 410 1075 2850

72.67 78.06 86.43 实施例 800mg/L 300 875 1550

6 80.00 82.14 92.62

1000mg/L 275 650 1050

81.67 86.73 95.00

1200mg/L 250 575 925

83.33 88.27 95.60

400mg/L 690 1550 5500

54.00 68.37 73.81

600mg/L 475 1125 2700

68.33 77.04 87.14 实施例 800mg/L 350 975 1650

7 76.67 80.10 92.14 lOOOmg/L 295 680 1100

80.33 86.12 94.76

1200mg/L 280 590 990

81.33 87.96 95.29

400mg/L 605 1275 4550

59.67 73.98 78.33

600mg/L 380 900 2350

74.67 81.63 88.81 实施例 8

800mg/L 275 650 1425

81.67 86.73 93.21 lOOOmg/L 250 550 975

83.33 88.78 95.36 1200mg/L 230 500 890

84.67 89.80 95.76

400mg/L 595 1250 4950

60.33 74.49 76.43

600mg/L 365 880 2750

75.67 82.04 86.90 实施例 800mg/L 250 675 1500

9 83.33 86.22 92.86 lOOOmg/L 225 575 1225

85.00 88.27 94.17

1200mg/L 210 510 1100

86.00 89.59 94.76

400mg/L 675 1325 4850

55.00 72.96 76.90

600mg/L 450 950 2375

70.00 80.61 88.69 实施例 800mg/L 340 705 1525

10 77.33 85.61 92.74 lOOOmg/L 295 585 1050

80.33 88.06 95.00

1200mg/L 270 525 875

82.00 89.29 95.83 表 1说明, 实施例 6-10的两亲高分子对于三种油样具有很好的降 效果。 随 两亲高分子溶液浓度增加, 降粘率增大。 溶液浓度相同时, 油样粘度提高则相应降 粘率增大。两亲高分子通过高空间位阻单元与 两亲结构单元的协同作用,有效乳化、 分散原油, 显著降低了原油粘度。 工业应用

本发明的两亲高分子的用途, 其用于油田钻井、 固井、 压裂、 原油集输、 污水 处理、 污泥处理和造纸, 可用作强化采油驱油剂、 稠油降粘剂、 压裂液、 粘土稳定 剂、 污水处理剂、 造纸用助留助滤剂或补强剂等。

特别适用于原油开采领域, 如可用作强化采油聚合物驱油剂和稠油降粘剂 。作 为驱油剂使用时, 溶液在高温高盐条件下仍具有显著增粘效果, 能够提高原油采收 率。 作为稠油降粘剂时, 通过有效分散和乳化稠油, 显著降低稠油粘度、 减小稠油 在地层和井筒中流动阻力。