一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺及其製備方法
2023-07-29 20:10:56 1
專利名稱：一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺及其製備方法
技術領域：
本發明涉及三次採油領域，具體涉及一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺及其製備方 法。
背景技術：
大分子單體是指在分子鏈末端含有可聚合基元的一類線型聚合物，其分子量通常 在1000以上。製備大分子單體包括陰離子，陽離子和自由基聚合等方法。自由基聚合方法 由於單體選擇範圍廣，操作簡便、實用，因此是製備大分子單體廣泛採用的方法。這種方法 一般包括兩步，首先通過鏈轉移自由基聚合得到大單體前體，鏈轉移劑在聚合產生鏈轉移 的同時，也將有目的的在大單體前體末端引入可進一步反應的官能團(如胺基、羧基和羥 基等)。鏈轉移劑的鏈轉移常數越大，鏈轉移效果越好，且可以通過鏈轉移劑的用量來調控 大單體前體的分子量，常用的鏈轉移劑有巰基乙酸、巰基乙胺、巰基乙醇、碘乙酸等。第二步 通過端基置換反應，使大單體前體末端官能團與相應的不飽和化合物形成酯鍵、醯胺鍵和 醚鍵等，從而引入可聚合基元。常用的不飽和化合物有(甲基)丙烯醯氯、4-乙烯基苄氯、 甲基丙烯酸環氧丙酯等。從結構上看，大分子單體由兩部分組成，主要部分是顯示聚合物物 理特性的高分子鏈段，另一部是具有化學反應活性的可聚合基元。大分子單體結構明確、種 類繁多(可聚合基元和高分子鏈段)，與小分子單體共聚可以合成接枝共聚物。通過改變投 料組成和比例可以控制接枝效率和接枝密度，由於接枝側鏈的引入，導致分子構型、構象、 以及分子間作用力的改變，使得接枝共聚物在許多方面的性質要優於傳統的線型聚合物， 因此大分子單體技術在分子設計和改性上有獨特的優勢。高分子量部分水解聚丙烯醯胺，在較低濃度下就可以實現分子鏈間的纏繞狀態， 增黏效果顯著，因此是油田三次採油中廣泛使用的一類驅油用聚合物。但此類聚合物水溶 液作為驅油劑的使用效果，受油藏資源環境的影響非常大。對於低溫、低鹽的一類和二類油 藏，高分子量的聚丙烯醯胺在實際油藏驅油過程中，化學穩定性較好，黏度保留率高，可以 持續地降低水油流度比，提高波及體積，減少波及油藏的含油飽和度，從而提高採收率。但 在高溫條件下，聚丙烯醯胺分子的水解和降解嚴重；在高鹽條件下，聚丙烯醯胺容易沉澱析 出，溶液保留黏度很低，最終導致驅油效果差，沒有明顯經濟效益。為了提高其耐溫抗鹽性 能，目前新型聚丙烯醯胺類聚合物有①從提高聚合物穩定性入手的耐溫抗鹽單體聚合物；②從結構黏度入手，以增加分子間作用力的疏水締合聚合物、兩性聚合物和複合型聚合物；③從分子結構入手的梳形聚合物和星型聚合物等。這些類型聚合物各具其特點，在某些性 能指標上較傳統的聚丙烯醯胺有所提高，但受國際原油價格、開採成本、合成技術的影響， 有的還僅限於實驗室的基礎小試研究。目前對於三類油藏資源，地層溫度70 95°C，地層 礦化度10000 30000mg/L條件下，仍然沒有成熟的、商品化的驅油用聚丙烯醯胺類產品。 因此，從分子結構設計角度，結合驅油機理，開發性價比高，綜合性能優異的新型耐溫抗鹽 聚丙烯醯胺聚合物，對於三類油藏的開採具有重要價值。在文獻l(Macromolecules，Vol. 33, No. 2,2000)中，公開了一種聚(N, N-二甲基6丙烯醯胺)丙烯醯胺型大分子單體及其製備方法。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，本發明提供一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺及其製備方 法，使得製備的耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺作為三次採油中的驅油劑，在高溫高鹽下，具有 較好的黏度保留率。本發明所使用的一種原料，聚(N-乙烯基吡咯烷酮)丙烯醯胺型大分子單體，其結 構如⑴式所示
權利要求
1.一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺，其特徵是其結構式如(3)式所示
2. —種權利要求1所述的耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵是 按質量份數，原料配方為丙烯醯胺100份，耐溫抗鹽單體10 300份，丙烯醯胺型大分子單體1 10份，亞硫 酸氫鈉0. 001 0. 1份，過硫酸鹽0. 001 0. 2份，引發劑0. 001 0. 2份，乙二胺四乙酸 二鈉0. 005 1份，尿素0. 005 1份，鹼10 200份，去離子水100 10000份；所述的耐溫抗鹽單體為下列中的至少一種2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基 吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯醯胺；所述的丙烯醯胺型大分子單體為結構式(2)式所示的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)丙烯醯 胺型大分子單體
3.根據權利要求2所述的耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵是 所述的過硫酸鹽為過硫酸銨；所述的鹼為氫氧化鈉。
4.根據權利要求2至3之一所述的耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵是在第4步中，一段反應時間為2 6小時； 在第5步中，二段反應時間為2 6小時。
5.一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺驅油劑，其特徵是通過以下方法製備 按質量份數，原料配方為丙烯醯胺100份，耐溫抗鹽單體10 300份，丙烯醯胺型大分子單體1 10份，亞硫 酸氫鈉0. 001 0. 1份，過硫酸鹽0. 001 0. 2份，引發劑0. 001 0. 2份，乙二胺四乙酸 二鈉0. 005 1份，尿素0. 005 1份，鹼10 200份，去離子水100 10000份；所述的耐溫抗鹽單體為下列中的至少一種2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基 吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯醯胺；所述的丙烯醯胺型大分子單體為結構式(2)式所示的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)丙烯醯 胺型大分子單體
6. 一種耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺驅油劑的製備方法，其特徵是 按質量份數，原料配方為丙烯醯胺100份，耐溫抗鹽單體10 300份，丙烯醯胺型大分子單體1 10份，亞硫 酸氫鈉0. 001 0. 1份，過硫酸鹽0. 001 0. 2份，引發劑0. 001 0. 2份，乙二胺四乙酸 二鈉0. 005 1份，尿素0. 005 1份，鹼10 200份，去離子水100 10000份；所述的耐溫抗鹽單體為下列中的至少一種2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基 吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯醯胺；所述的丙烯醯胺型大分子單體為結構式(2)式所示的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)丙烯醯 胺型大分子單體
7.根據權利要求6所述的驅油劑的製備方法，其特徵是 所述的過硫酸鹽為過硫酸銨；所述的鹼為氫氧化鈉。
8.根據權利要求3至4之一所述的驅油劑的製備方法，其特徵是 優選，在第4步中，一段反應時間為2 6小時；在第5步中，二段反應時間為2 6小時。
全文摘要
本發明屬於水溶性驅油用聚合物研究領域，特別涉及採用大分子單體路線合成高分子量耐溫抗鹽接枝型聚丙烯醯胺。通過鏈轉移自由基聚合和端基置換的方法得到聚(N-乙烯基吡咯烷酮)丙烯醯胺型大分子單體。在氧化-還原複合引發體系下，將大分子單體與丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N，N-二甲基丙烯醯胺、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸等耐溫抗鹽單體共聚，得到目標產物。從分子設計上，在保證共聚物耐溫抗鹽性能的同時，功能性長接枝側鏈可以增加聚合物分子的黏彈性，降低溶液表面張力。本發明產品可用於三類油藏，為化學驅提高採收率提供了一種可能的解決辦法。
文檔編號C08F220/54GK102050926SQ20091023593
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者伊卓, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 林蔚然, 祝綸宇, 計文希, 趙方園, 魏小林 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