專利名稱：超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性聚合物的制備方法，特別是用于三次采油驅(qū)油劑的超高分子量 磺酸型聚丙烯酰胺的合成方法。
背景技術(shù)：
目前，我國的大型油田，如大慶油田、勝利油田等已進入開發(fā)中后期，采用三次采 油技術(shù)提高采收率勢在必行。在三次采油技術(shù)中，化學(xué)驅(qū)技術(shù)占有重要的位置，化學(xué)驅(qū)中又 以聚合物驅(qū)油技術(shù)最為成熟有效。我國的陸相儲層地層非常適合聚合物驅(qū)油。在我國，聚合 物驅(qū)油是一種高效率的三次采油技術(shù)。目前驅(qū)油用聚合物主要為高分子量的部分水解聚丙 烯酰胺(HPAM)。隨著聚合物驅(qū)的廣泛開展，目前適合于聚合物驅(qū)的I類、II類油藏已全部 動用。對高溫、高鹽或低滲的III類和IV類油藏地質(zhì)儲量的開發(fā)動用迫在眉睫。然而適合 于高溫高鹽的聚合物驅(qū)油劑的開發(fā)目前仍然是一個技術(shù)難題。由于部分水解聚丙烯酰胺先 天性的缺陷，主要表現(xiàn)在高溫高鹽的條件下很不穩(wěn)定，酰胺基易水解為羧酸基，由酰胺基水 解生成的羧酸基容易與鈣、鎂等二價金屬離子絡(luò)合而發(fā)生相分離，導(dǎo)致聚合物使用壽命降 低，而且這種水解反應(yīng)隨溫度升高而加劇。另外，羧基對鹽極為敏感，使部分水解聚丙烯酰 胺在高礦化度下黏度保留率很低。難以適應(yīng)高溫高礦化度下的聚合物驅(qū)油劑。然而目前我 國大部分油藏都是高溫高礦化度地層，因此急需開發(fā)適合高溫高鹽油層的聚合物驅(qū)油劑。目前關(guān)于耐溫抗鹽單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)或其鈉鹽改性聚 丙烯酰胺已有一些報道，該共聚物在高溫高礦化度的鹽水中表觀黏度大幅度提高，水解穩(wěn) 定性優(yōu)異，耐溫甚至可以達到120°C，遇Ca2+、Mg2+等離子不發(fā)生沉淀，共聚物在性能大幅 度提高的同時，又不增加成本，市場前景十分看好。但目前該共聚物分子量仍然較低，如 CN98102551. X中公開，在較低的溫度15 30°C下生產(chǎn)出高分子量的磺化單體和丙烯酰胺 的共聚物，分子量小于700萬。因此進一步應(yīng)用新技術(shù)、新的合成工藝，最大程度地提高分 子量是耐溫抗鹽磺酸型聚丙烯酰胺研究的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種超高分子量的耐溫抗鹽磺酸型 聚丙烯酰胺，該磺酸型聚丙烯酰胺在具有較高分子量的同時，又具有良好的溶解性能和較 低的單體殘留量，使其能用于高溫高鹽油藏的聚合物驅(qū)油劑。為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用一種含有擴鏈劑的復(fù)合引發(fā)體系，分段引發(fā)丙烯酰胺 與磺酸型單體AMPS共聚的方法。聚合反應(yīng)可以在低溫下引發(fā)，同時采用復(fù)合引發(fā)體系，利 用分段引發(fā)方式完成聚合反應(yīng)，最大限度的提高聚合物分子量。利用不同類型的引發(fā)劑具 有不同的活化能，在不同的反應(yīng)溫度分階段釋放自由基，使自由基保持在一個較低的，相對 恒定的濃度，使整個聚合反應(yīng)平穩(wěn)進行，聚合反應(yīng)速度得到控制，鏈增長均勻、順利進行，有 效地提高聚合產(chǎn)品的分子量。由于聚合反應(yīng)速度平穩(wěn)，反應(yīng)溫度適中，可以減少分子間的交聯(lián)，提高產(chǎn)品的溶解性能。在反應(yīng)的最后階段，利用中高溫引發(fā)劑繼續(xù)引發(fā)溶液中的殘余單 體聚合，產(chǎn)物中游離單體的含量極少，未反應(yīng)單體含量小于0. 1 %。本方法不僅能提高聚合物的相對分子質(zhì)量、增加聚合度，而且可以降低產(chǎn)品中殘 余單體含量。本發(fā)明制備的水溶性聚合物溶解速度快、單體殘留量極低，凝膠含量極低，分 子量在2000萬以上。本發(fā)明的產(chǎn)品技術(shù)方案是一種超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺，其結(jié)構(gòu)式如(1)式
權(quán)利要求
1. 一種超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺，其特征是 所述的超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺的結(jié)構(gòu)式如(1)式
2.—種權(quán)利要求1所述的超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺，其特征是 包括以下步驟(1)式中η m=l 1 6;所述的超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺的黏均分子量Mv 的范圍是1500萬g/mol 2300萬g/mol。
3.—種權(quán)利要求1所述的超高分子量磺酸型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征是包括以 下步驟第1步，將一定量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)加入反應(yīng) 容器中，加入去離子水，攪拌使單體完全溶解；加入堿，配制成溶液；所述的堿選自下列中的至少一種氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和乙醇胺； 按摩爾比，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸丙烯酰胺=1 0. 4 9， 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸堿=1 0. 9 1. 1 ； 第2步，向上步所得溶液中加入螯合劑、偶氮類引發(fā)劑、擴鏈劑； 所述的螯合劑選自下列中的至少一種乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)、三乙二胺五乙酸、 檸檬酸、檸檬酸鹽和聚羥基丙烯酸；所述的偶氮類引發(fā)劑選自下列中的至少一種偶氮二異丁腈、2，2’ -偶氮二異丁基脒 鹽酸鹽和2，2’ -偶氮二 [2-(2-咪唑啉-2-丙烷)-二鹽酸鹽]； 所述的擴鏈劑是結(jié)構(gòu)如(2)式的胺類化合物
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是所述的擴鏈劑( 式中，R為亞乙基、亞丙基、亞異丙基或亞新戊基。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是 在第2步中，同時加入助還原劑，按質(zhì)量比，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸助還原劑=1 0. 00000 0. 05， 所述的助還原劑選自下列中的至少一種亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、雕白粉、硫代硫酸鈉、 硫酸亞鐵、保險粉、抗壞血酸和脲。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是 在第2步中，還加入其他助劑，按質(zhì)量比，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸其他助劑=1 0. 000001 0. 01， 所述的其他助劑選自下列中的至少一種尿素、甲酸鈉、異丙醇和次磷酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是在第4步中，控制反應(yīng)體系溫度在0 15°C，向反應(yīng)容器通氮除氧至少20分鐘后，加入 氧化劑，然后再通氮除氧至少10分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7之一所述的制備方法，其特征是優(yōu)選在第5步中，將反應(yīng)器密閉，反應(yīng)至少1個小時后，先將溫度升高至15 30°C反應(yīng) 至少1個小時，然后再將溫度升高至35 60°C反應(yīng)至少2個小時至單體完全轉(zhuǎn)化。
全文摘要
本發(fā)明涉及水溶性聚合物的制備方法，特別是用于三次采油驅(qū)油劑的超高分子量磺酸型丙烯酰胺共聚物的合成方法。提供一種超高分子量的耐溫抗鹽磺酸型丙烯酰胺共聚物，具有較高分子量，又具有良好的溶解性能和較低的單體殘留量，使其能用于高溫高鹽油藏的聚合物驅(qū)油劑。本發(fā)明用于石油開采領(lǐng)域。
文檔編號C08F220/58GK102050914SQ20091023666
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者伊卓, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 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