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一種丙烯酰胺共聚物及其制備方法和應(yīng)用

文檔序號(hào):8312062閱讀:421來(lái)源:國(guó)知局
一種丙烯酰胺共聚物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物驅(qū)主要是通過(guò)注入一定規(guī)模的聚合物溶液,增加驅(qū)替液粘度,降低油層水 相滲透率來(lái)降低流度比、調(diào)整吸水剖面,以達(dá)到提高驅(qū)替相體積的目的,進(jìn)而提高采收率。
[0003] 作為主要的聚合物驅(qū)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(shù)中,已經(jīng)得到大規(guī)模推廣和應(yīng)用,為油田穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。隨著常規(guī) 油藏儲(chǔ)量的減少,高溫高鹽油藏使得HPAM的應(yīng)用面臨著諸多難題,主要體現(xiàn)在開采高溫高 鹽油藏時(shí)的高溫、高鹽和溶液中溶解氧產(chǎn)生的復(fù)合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低,導(dǎo)致 HPAM驅(qū)油效果不顯著。研究表明,當(dāng)溫度高于70°C,HPAM的酰氨基水解反應(yīng)生成羧基顯著 加劇,當(dāng)水解度達(dá)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(shí),也會(huì)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(xué)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(yīng)用化學(xué),2000,17, 2)研究發(fā)現(xiàn),在90°C的高 溫條件下,受臨近丙烯酸(AA)單元的分子內(nèi)催化作用,AMPS單元也發(fā)生水解反應(yīng),盡管隨 著水解反應(yīng),共聚物中丙烯酸結(jié)構(gòu)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(yīng)用。
[0005] 因此,如何進(jìn)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(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷,提供一種丙烯酰胺共聚物及其制備 方法和應(yīng)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(jié)構(gòu) 單元和式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元,且以所述丙烯酰胺共聚物中結(jié)構(gòu)單元的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn), 式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為30-99摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為1-70摩 爾%,優(yōu)選地,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為50-97. 5摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)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(wàn)-3700萬(wàn),優(yōu)選為3200 萬(wàn)-3600萬(wàn),
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
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(jié)構(gòu)單 元和式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元,且以所述丙烯酰胺共聚物中結(jié)構(gòu)單元的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn),式 (1)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為30-99摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為1-70摩爾%, 優(yōu)選地,式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為50-97. 5摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)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(wàn)-3700萬(wàn),優(yōu)選為3200 萬(wàn)-3600萬(wàn),
其中,R1和R2各自獨(dú)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(dú)立地為氫、鉀和鈉中的至少一種,優(yōu)選為鉀或鈉。
2. 根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)單元:
其中,R4、RjPR6各自獨(dú)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(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)單元 的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn),式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為30-90摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元含 量為1-40摩爾%,式(3)和/或式(4)所示的結(jié)構(gòu)單元含量為3-60摩爾% ;優(yōu)選地,式(1) 所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為50-87. 5摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元含量為2. 5-20摩爾%,式 (3)和/或式(4)所示結(jié)構(gòu)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(yīng)條件下、在引發(fā)劑 存在下,使單體混合物進(jìn)行聚合反應(yīng);其中,所述單體混合物含有式(5)所示結(jié)構(gòu)的單體和 式(6)所示結(jié)構(gòu)的單體;以所述單體混合物中單體的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn),式(5)所示結(jié)構(gòu)的單 體的含量為30-99摩爾%,式(6)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為1-70摩爾% ;優(yōu)選地,式(5)所 示結(jié)構(gòu)的單體的含量為50-97. 5摩爾%,式(6)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為2. 5-50摩爾% ;所 述溶液聚合反應(yīng)的條件使得聚合反應(yīng)后所得聚合物的粘均分子量為3100萬(wàn)-3700萬(wàn),優(yōu)選 為 3200 萬(wàn)-3600 萬(wàn),
其中,R/和R2'各自獨(dú)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(dú)立地為氫、鉀和鈉中的至少一種,優(yōu)選為鉀或鈉。
5. 根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)的單體,
其中,R4'、R5'和R6'各自獨(dú)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(jù)權(quán)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(shù)為基準(zhǔn),式 (5)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為30-98摩爾%,式(6)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為1-40摩爾%, 式(7)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為〇. 1-35摩爾% ;優(yōu)選地,式(5)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為 70-97. 5摩爾%,式(6)所示結(jié)構(gòu)的單體的含量為1-20摩爾%,式(7)所示結(jié)構(gòu)的單體的含 量為1-20摩爾%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述溶液聚合反應(yīng)在水中進(jìn)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(jù)權(quán)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(wú)機(jī)還原劑 和/或有機(jī)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(jù)權(quán)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(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉和過(guò)硫酸鉀中的至少一種;所 述無(wú)機(jī)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(jī)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(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述溶液聚合反應(yīng)在惰性氣體存在下進(jìn)行,所 述溶液聚合反應(yīng)條件包括:溫度為-KTC至20°C,優(yōu)選為-7°C至15°C;時(shí)間為1-20小時(shí),優(yōu) 選為3-8小時(shí);pH值為4-12,優(yōu)選為5-10。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4-10中任意一項(xiàng)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(yīng)后所得聚合物與無(wú)機(jī)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(jié)構(gòu)單元部分水解成式(8)所示結(jié)構(gòu)的單元:
其中,M4'為鉀或鈉。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中,所述無(wú)機(jī)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(jù)權(quán)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(shí)間為0. 5-6小時(shí),優(yōu)選為1-4小時(shí);所述水解使得聚合反應(yīng)后所得聚合物的水解 度為 10-30%。
14. 權(quán)利要求4-13中任意一項(xiàng)所述的方法制得的丙烯酰胺共聚物。
15. 權(quán)利要求1-3和14中任意一項(xiàng)所述的丙烯酰胺共聚物作為驅(qū)油劑的應(yīng)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(yīng)用,該丙烯酰胺共聚物含有式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元,其中,R1和R2各自獨(dú)立地為氫或C1-C4的烷基,R3為C1-C8的烷基,M1和M2各自獨(dú)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(jié)構(gòu)單元的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn),式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量為30-99摩爾%,式(2)所示的結(jié)構(gòu)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(wàn)-3700萬(wàn)。采用本發(fā)明的丙烯酰胺共聚物的耐溫抗鹽產(chǎn)品具有分子量高的特點(diǎn),本發(fā)明的丙烯酰胺共聚物具有大幅增稠優(yōu)勢(shì),可以作為高溫高鹽油藏三次采油驅(qū)油劑。
【IPC分類】C09K8-588, C08F220-58, C08F220-56
【公開號(hào)】CN104628942
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)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(qǐng)日】2013年11月15日
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