一種改性鹵水減阻劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子功能材料制備技術(shù)的領(lǐng)域，特別涉及一種改性鹵水減阻劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)淺層地下鹵水資源正逐漸枯竭，人們?cè)絹?lái)越重視埋藏深度達(dá)數(shù)千米 的深層地下鹵水的開(kāi)采。但深層地下鹵水在采、輸鹵過(guò)程中能耗較高，如何降低采、輸鹵管 道的流動(dòng)阻力，減少采、輸能耗，是深層地下鹵水能否經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)難題。
[0003] 目前，聚丙烯酰胺是應(yīng)用最廣泛的水溶性減阻劑，在清水中具有優(yōu)良的減阻性能， 但由于深層地下鹵水的開(kāi)采存在溫度較高、高鹽、高壓的特點(diǎn)，使其在鹵水中的減阻性能大 大降低。一些含有磺酸基、羧基等親水性基團(tuán)和龐大側(cè)基的乙烯基聚合單體被用來(lái)與丙烯 酰胺進(jìn)行共聚改性，以提高其對(duì)于溫度和鹽度的耐受性。到現(xiàn)在為止聚（丙烯酰胺-2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）減阻劑還未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鹵水改性減阻劑及其制備 方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] -種改性鹵水減阻劑，所述鹵水減阻劑為聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸_衣康酸），其結(jié)構(gòu)式為：
[0007]
[0008] 其中，m、n、p為非零的自然數(shù)，聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣 康酸）的分子量在3X106以上。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種改性鹵水減阻劑及其制備方法，非離子單體、耐溫耐鹽單體、 陰離子單體在氧化還原引發(fā)體系中進(jìn)行水溶液聚合，得改性鹵水減阻劑；所述的非離子單 體為丙烯酰胺，所述的耐溫耐鹽單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，所述的陰離子單體 為衣康酸。
[0010] 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸分子中含有水溶性好、陰離子性強(qiáng)的磺酸基團(tuán)，對(duì) 外界陽(yáng)離子進(jìn)攻不敏感，體現(xiàn)出良好的抗鹽性能，其龐大側(cè)基還可以提高聚合物的耐溫性 能。衣康酸分子中的羧基可以螯合鹵水中的鈣、鎂離子，降低高聚物分子的水解度，提高聚 合物抗鹽性能。
[0011] 優(yōu)選的是，所述衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺的質(zhì)量比為 (0? 15-0.25) :1 :5〇
[0012] 優(yōu)選的是，所述體系中，單體的總質(zhì)量與溶劑質(zhì)量比為1: (2. 5-3)。
[0013] 過(guò)氧化物引發(fā)劑和偶氮類(lèi)引發(fā)劑分解溫度較高（50~100°C )，限制了在低溫聚合 反應(yīng)的應(yīng)用。氧化還原引發(fā)體系是利用氧化劑和還原劑之間的電子轉(zhuǎn)移所生成的自由基 引發(fā)聚合反應(yīng)。因此氧化還原引發(fā)劑較之熱分解引發(fā)劑具有可以在較低溫度（〇~50°C) 下引發(fā)聚合反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)可以提高反應(yīng)速率，降低能耗。本發(fā)明對(duì)引發(fā)劑的組合進(jìn)行優(yōu)選 后發(fā)現(xiàn)，采用過(guò)硫酸鉀/亞硫酸氫鈉作為氧化還原引發(fā)劑可有效降低衣康酸、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺聚合反應(yīng)的活化能，在較低溫度下引發(fā)反應(yīng)。
[0014] 優(yōu)選的是，所述引發(fā)劑的質(zhì)量占單體總質(zhì)量的百分比為0. 02% -0. 06%。
[0015] 本發(fā)明中反應(yīng)溫度對(duì)聚合產(chǎn)物的性能有較大影響，溫度過(guò)高會(huì)使分子量下降，減 阻性能變差。因此，本發(fā)明通過(guò)引發(fā)劑的選取和產(chǎn)物的優(yōu)選，在保證聚合反應(yīng)效率的前提 下，實(shí)現(xiàn)了衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺單體的低溫聚合，優(yōu)選的反應(yīng) 條件為：于無(wú)氧條件下，在40-60°C溫度反應(yīng)3-6小時(shí)。
[0016] 優(yōu)選的是，聚合反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液于密封條件下靜置24-30小時(shí)，使聚合產(chǎn)物 穩(wěn)定成型，不溶雜質(zhì)和未反應(yīng)的單體分層析出。
[0017] 上述的改性鹵水減阻劑應(yīng)用于鹵水開(kāi)采過(guò)程。
[0018] 產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)采用TENSOR 37紅外光譜儀表征。產(chǎn)物的減阻性能采用室內(nèi)減阻 率測(cè)試環(huán)道進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是，本方法通過(guò)制備了鹵水改性減阻劑。該產(chǎn)品減阻效果好，且 具有很好地抗鹽性能和較好的耐溫性能。
[0020] 本發(fā)明所涉及的鹵水改性減阻劑不僅減阻性能好、適用范圍廣，而且合成簡(jiǎn)單。經(jīng) 實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明所涉及的鹵水改性減阻劑對(duì)各礦化度的模擬鹵水均有較好的減阻性能和耐溫 耐鹽性能，其中對(duì)150g/L的模擬鹵水，流量為950L/h，溫度為25°C時(shí)，其減阻率可達(dá)到 36. 8%〇
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1聚合產(chǎn)物減阻率與減阻劑用量間的關(guān)系曲線。
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1聚合產(chǎn)物減阻率與流量間的關(guān)系曲線。
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1聚合產(chǎn)物減阻率與模擬鹵水礦化度間的關(guān)系曲線。
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1聚合產(chǎn)物減阻率與模擬鹵水溫度間的關(guān)系曲線。
[0025] 圖5為合成的聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）的紅外光 譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為 了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] 聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）鹵水減阻劑的制備方法， 步驟如下：
[0029] (1)按衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺質(zhì)量比（0. 15:1:5)，單體 總量與溶劑質(zhì)量比（1:3)稱(chēng)取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、衣康酸，加入到75 毫升水中，然后通入氮?dú)怛?qū)氧30min，加入占單體總質(zhì)量0. 02 %的氧化還原引發(fā)劑，冷凝回 流，在40°C溫度下反應(yīng)6小時(shí)。
[0030] (2)得到的反應(yīng)液用玻璃紙密封，室溫靜置24h，即得凝膠狀鹵水減阻劑。
[0031] 合成的聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）分子量在3 X106 以上。
[0032] 經(jīng)測(cè)定，在150g/L的模擬鹵水中，流量為950L/h，溫度為25°C時(shí)，其減阻率可達(dá) 到 36. 8%。
[0033] 合成的聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）通過(guò)紅外光譜儀 進(jìn)行分析。如圖5所示。從圖5可知，在1640cm 1處C = C特征吸收峰消失，且665 cm 1到 970cm = C-H單鍵振動(dòng)吸收峰消失，說(shuō)明單體發(fā)生了共聚反應(yīng)。