一種丙烯酰胺共聚物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種丙烯酰胺共聚物及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 聚合物驅主要是通過注入一定規(guī)模的聚合物溶液，增加驅替液粘度，降低油層水 相滲透率來降低流度比、調整吸水剖面，以達到提高驅替相體積的目的，進而提高采收率。
[0003] 作為主要的聚合物驅油劑，部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)在常規(guī)油藏三次采油 (E0B)技術中，已經得到大規(guī)模推廣和應用，為油田穩(wěn)產和增產發(fā)揮了重要作用。隨著常規(guī) 油藏儲量的減少，高溫高鹽油藏使得HPAM的應用面臨著諸多難題，主要體現在開采高溫高 鹽油藏時的高溫、高鹽和溶液中溶解氧產生的復合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低，導致 HPAM驅油效果不顯著。研究表明，當溫度高于70°C，HPAM的酰氨基水解反應生成羧基顯著 加劇，當水解度達到40%以上，羧基就很容易和溶液中Ca 2+、Mg2+離子生成沉淀，使溶液粘度 損失。此外，在高溫下，空氣中氧和溶液中存在溶解氧時，也會引起聚合物主鏈斷裂使溶液 粘度顯著下降。
[0004] 以丙烯酰胺（AM)和耐溫耐鹽單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)共聚合 成二元共聚物在耐溫耐鹽性能上較HPAM的確有所提高，如題為"AMPS/AM共聚物的低溫合 成和性能"（常志英，高分子材料科學與工程，1997,13,16)的文章中所述。然而，題為"水溶 性AM/AA/AMPS共聚物的高溫水解"（朱麟勇，應用化學，2000,17, 2)研究發(fā)現，在90°C的高 溫條件下，受臨近丙烯酸(AA)單元的分子內催化作用，AMPS單元也發(fā)生水解反應，盡管隨 著水解反應，共聚物中丙烯酸結構單元比例增加，提高了其溫敏性和鹽敏性能，但由于AMPS 在高溫下易發(fā)生水解，因此限制了這類聚合物在水解溫度以上的高溫高鹽條件下的應用。
[0005] 因此，如何進一步提高丙烯酰胺共聚物的耐溫抗鹽性能仍是亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種丙烯酰胺共聚物及其制備 方法和應用。
[0007] 本發(fā)明提供了 一種丙烯酰胺共聚物，該丙烯酰胺共聚物含有式（1)所示的結構 單元和式（2)所示的結構單元，且以所述丙烯酰胺共聚物中結構單元的總摩爾數為基準， 式（1)所示的結構單元的含量為30-99摩爾％，式（2)所示的結構單元的含量為1-70摩 爾％，優(yōu)選地，式（1)所示的結構單元的含量為50-97. 5摩爾％，式（2)所示的結構單元的含 量為2. 5-50摩爾％ ;所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量為3100萬-3700萬，優(yōu)選為3200 萬-3600萬，
[0008]
【主權項】
1. 一種丙烯酰胺共聚物，其特征在于，該丙烯酰胺共聚物含有式（1)所示的結構單 元和式（2)所示的結構單元，且以所述丙烯酰胺共聚物中結構單元的總摩爾數為基準，式 (1)所示的結構單元的含量為30-99摩爾％，式（2)所示的結構單元的含量為1-70摩爾％， 優(yōu)選地，式（1)所示的結構單元的含量為50-97. 5摩爾％，式（2)所示的結構單元的含量 為2. 5-50摩爾％ ;所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量為3100萬-3700萬，優(yōu)選為3200 萬-3600萬，
其中，R1和R2各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，優(yōu)選為氫或甲基；R3為C1-C8的烷基， 優(yōu)選為C1-C4的烷基^和M2各自獨立地為氫、鉀和鈉中的至少一種，優(yōu)選為鉀或鈉。
2. 根據權利要求1所述的丙烯酰胺共聚物，其中，所述丙烯酰胺共聚物還含有式（3)和 /或式（4)所示的結構單元：
其中，R4、RjPR6各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，優(yōu)選為氫或甲基；1?7為C1-C8的亞 烷基，優(yōu)選為C1-C4的亞烷基;M3為氫、鉀和鈉中的至少一種，優(yōu)選為鉀或鈉；M4為鉀或鈉。
3. 根據權利要求2所述的丙烯酰胺共聚物，其中，以所述丙烯酰胺共聚物中結構單元 的總摩爾數為基準，式（1)所示的結構單元的含量為30-90摩爾％，式（2)所示的結構單元含 量為1-40摩爾％，式（3)和/或式（4)所示的結構單元含量為3-60摩爾％ ;優(yōu)選地，式（1) 所示的結構單元的含量為50-87. 5摩爾％，式（2)所示的結構單元含量為2. 5-20摩爾％，式 (3)和/或式（4)所示結構的單元含量為6-35摩爾％。
4. 一種丙烯酰胺共聚物的制備方法，該方法包括：在溶液聚合反應條件下、在引發(fā)劑 存在下，使單體混合物進行聚合反應；其中，所述單體混合物含有式（5)所示結構的單體和 式（6)所示結構的單體；以所述單體混合物中單體的總摩爾數為基準，式（5)所示結構的單 體的含量為30-99摩爾％，式（6)所示結構的單體的含量為1-70摩爾％ ;優(yōu)選地，式（5)所 示結構的單體的含量為50-97. 5摩爾％，式（6)所示結構的單體的含量為2. 5-50摩爾％ ;所 述溶液聚合反應的條件使得聚合反應后所得聚合物的粘均分子量為3100萬-3700萬，優(yōu)選 為 3200 萬-3600 萬，
其中，R/和R2'各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，優(yōu)選為氫或甲基；R/為C1-C8的烷 基，優(yōu)選為C1-C4的烷基'和M2'各自獨立地為氫、鉀和鈉中的至少一種，優(yōu)選為鉀或鈉。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述單體混合物還含有式（7)所示結構的單體，
其中，R4'、R5'和R6'各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，優(yōu)選為氫或甲基；R/為C1-C8 的亞烷基，優(yōu)選為C1-C4的亞烷基；M/為氫、鉀和鈉中的至少一種，優(yōu)選為鉀或鈉。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，以所述單體混合物中單體的總摩爾數為基準，式 (5)所示結構的單體的含量為30-98摩爾％，式（6)所示結構的單體的含量為1-40摩爾％， 式（7)所示結構的單體的含量為〇. 1-35摩爾％ ;優(yōu)選地，式（5)所示結構的單體的含量為 70-97. 5摩爾％，式（6)所示結構的單體的含量為1-20摩爾％，式（7)所示結構的單體的含 量為1-20摩爾％。
7. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述溶液聚合反應在水中進行，所述單體混合物 的重量與水和單體混合物的總重量的比值為0. 15-0. 4 :1，優(yōu)選為0. 2-0. 3 :1。
8. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述引發(fā)劑選自偶氮系引發(fā)劑和氧化還原系引 發(fā)劑，所述偶氮系引發(fā)劑的用量為單體混合物的總重量的〇. 0001-0. 1重量％，所述氧化還 原系引發(fā)劑的用量為單體混合物的總重量的0. 0002-0. 3重量％ ;所述偶氮系引發(fā)劑為水溶 性偶氮系引發(fā)劑，所述氧化還原系引發(fā)劑包括氧化劑和還原劑，所述還原劑為無機還原劑 和/或有機還原劑，且所述氧化劑與所述還原劑的重量比為〇. 1-1:1。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中，所述水溶性偶氮系引發(fā)劑選自2, 2'-偶氮二異丁 基脈二鹽酸鹽、2, 2'-偶氮[2_(2_咪唑啉_2_基）丙烷]二鹽酸鹽和4, 4'-偶氮雙（4-氰 基戊酸）中的至少一種；所述氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的至少一種；所 述無機還原劑選自亞硫酸銨、亞硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸氫銨、亞硫酸氫鉀和亞硫酸氫鈉 中的至少一種；所述有機還原劑選自N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺、N，N-二甲基 哌嗪、四甲基脲、N，N-二甲基脲素、Ν，Ν，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺和N，N-二甲基乙二胺中的至 少一種。
10. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述溶液聚合反應在惰性氣體存在下進行，所 述溶液聚合反應條件包括：溫度為-KTC至20°C，優(yōu)選為-7°C至15°C;時間為1-20小時，優(yōu) 選為3-8小時；pH值為4-12,優(yōu)選為5-10。
11. 根據權利要求4-10中任意一項所述的方法，其中，所述方法還包括：在水解條件 下，將聚合反應后所得聚合物與無機堿性化合物接觸，所述水解的條件使得聚合物中的丙 烯酰胺結構單元部分水解成式（8)所示結構的單元：
其中，M4'為鉀或鈉。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述無機堿性化合物選自氫氧化鈉、氫氧化鉀 和碳酸鈉中的至少一種。
13. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述水解條件包括：溫度為50-1KTC，優(yōu)選為 70-90°C;時間為0. 5-6小時，優(yōu)選為1-4小時；所述水解使得聚合反應后所得聚合物的水解 度為 10-30%。
14. 權利要求4-13中任意一項所述的方法制得的丙烯酰胺共聚物。
15. 權利要求1-3和14中任意一項所述的丙烯酰胺共聚物作為驅油劑的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種丙烯酰胺共聚物及其制備方法和應用，該丙烯酰胺共聚物含有式（1）所示的結構單元和式（2）所示的結構單元，其中，R1和R2各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，R3為C1-C8的烷基，M1和M2各自獨立地為氫、鉀和鈉中的至少一種；且以所述丙烯酰胺共聚物中結構單元的總摩爾數為基準，式（1）所示的結構單元的含量為30-99摩爾%，式（2）所示的結構單元的含量為1-70摩爾%；所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量為3100萬-3700萬。采用本發(fā)明的丙烯酰胺共聚物的耐溫抗鹽產品具有分子量高的特點，本發(fā)明的丙烯酰胺共聚物具有大幅增稠優(yōu)勢，可以作為高溫高鹽油藏三次采油驅油劑。
【IPC分類】C09K8-588, C08F220-58, C08F220-56
【公開號】CN104628942
【申請?zhí)枴緾N201310573775
【發(fā)明人】伊卓, 劉希, 方昭, 張文龍, 趙方園, 林蔚然, 祝綸宇, 杜超
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月15日