一種丙烯酰胺系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系共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著我國(guó)油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，采出液中含水率逐漸上升，部分油田綜合 含水率甚至達(dá)到90%以上。為進(jìn)一步提高原油采收率，聚合物驅(qū)油、二元復(fù)合驅(qū)油（堿-聚 合物）、三元復(fù)合驅(qū)油（堿-表面活性劑-聚合物）等三次采油技術(shù)先后在大慶、遼河、大港、 勝利等東部主力油田得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了顯著的增油降水效果和良好的經(jīng)濟(jì)社 會(huì)效益。聚合物驅(qū)油技術(shù)以提高注入驅(qū)替相粘度、改善油藏流體中油水流度比為手段，從而 達(dá)到擴(kuò)大波及體積、提高油藏采收率的目的。目前驅(qū)油用聚合物主要是部分水解聚丙烯酰 胺（HPAM)，但由于部分水解聚丙烯酰胺在高溫下會(huì)發(fā)生明顯分子鏈的斷鏈，引起其粘度大 幅度降低，因而不適應(yīng)高溫油藏。
[0003] 此外，由于三次采油周期長(zhǎng)，聚合物的化學(xué)穩(wěn)定性能非常重要。但目前使用的HPAM 分子中的酰胺基在酸性、堿性條件下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，而且反應(yīng)速度非常迅速；即使在中性 水溶液中，當(dāng)溫度超過(guò)70°C的條件時(shí)，也會(huì)發(fā)生迅速的水解反應(yīng)。水解度越大，HPAM分子 鏈在高礦化度尤其是二價(jià)離子條件下會(huì)發(fā)生卷曲，甚至產(chǎn)生沉淀喪失驅(qū)油能力。由此說(shuō)明 HPAM不適應(yīng)于高溫高鹽油藏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的聚合物驅(qū)油劑耐溫耐鹽性能較差的缺 陷，提供一種耐溫抗鹽性能優(yōu)良的丙烯酰胺系共聚物及其制備方法和該丙烯酰胺系共聚物 在作為驅(qū)油劑中應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在在本發(fā)明的共聚物的主鏈中引入本 發(fā)明特定的耐溫抗鹽單體結(jié)構(gòu)單元（即所述結(jié)構(gòu)單元C)，從而能夠顯著提高驅(qū)油用聚合物 的耐溫抗鹽性能，由此完成了本發(fā)明。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種丙烯酰胺系共聚物，其特征在于，該丙烯酰 胺系共聚物含有結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C，其中，所述結(jié)構(gòu)單元A為具有式（1) 所示結(jié)構(gòu)的單元，所述結(jié)構(gòu)單元B為具有式（2)-式（5)所示結(jié)構(gòu)的單元中的至少一種，所 述結(jié)構(gòu)單元C為具有式（6)所示結(jié)構(gòu)的單元，且所述結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C 的摩爾比為 100 :〇· 5-200 :0· 1-100，
[0007]
[0008] 其中，&、R2、R4、R5、R6、R7、R1Q、Rn和R12各自獨(dú)立地為氫或C1-C4的烷基，R3為 C1-C14的亞烷基；RS和R9各自獨(dú)立地為C1-C4的烷基，和M2各自獨(dú)立地為H、Na和K中 的至少一種。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種丙烯酰胺系共聚物的制備方法，該制備方法包括以下步驟， 在溶液聚合反應(yīng)條件下，在引發(fā)劑存在下，使一種單體混合物在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，其特征 在于，所述單體混合物含有單體E、單體F和單體G，所述單體E為具有式（9)所示結(jié)構(gòu)的單 體，所述單體F為具有式（10)-式（13)所示結(jié)構(gòu)的單體中的至少一種，所述單體G為具有 式（14)所示結(jié)構(gòu)的單體，且所述單體E、所述單體F和所述單體G的摩爾比為1 :0. 005-2 : 0·001-1，
[0011] 其中，和R12'各自獨(dú)立地為氫或C1-C4 的烷 基，R3'為C1-C14的亞烷基；V和R9'各自獨(dú)立地為C1-C4的烷基，M4和M5各自獨(dú)立地為 H、Na和K中的至少一種。
[0012] 本發(fā)明提供了由以上方法所制得的丙烯酰胺系共聚物。
[0013] 本發(fā)明還提供了上述丙烯酰胺系共聚物作為驅(qū)油劑的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明的丙烯酰胺系共聚物主鏈主要由丙烯酰胺與耐溫抗鹽單體結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成， 在保證聚合物水溶性同時(shí)，可以提高聚合物分子的耐溫抗鹽性能，特別適合作為高溫高鹽 油藏三次采油驅(qū)油劑。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是制備例1得到的式（15)所示結(jié)構(gòu)的化合物的紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019] 本發(fā)明提供的丙烯酰胺系共聚物的特征在于，該丙烯酰胺系共聚物含有結(jié)構(gòu)單元 A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C，其中，所述結(jié)構(gòu)單元A為具有式（1)所示結(jié)構(gòu)的單元，所述結(jié)構(gòu) 單元B為具有式（2)_式（5)所示結(jié)構(gòu)的單元中的至少一種，所述結(jié)構(gòu)單元C為具有式（6) 所示結(jié)構(gòu)的單元，且所述結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C的摩爾比為100 :0. 5-200 : 0·1-100，
[0021] 其中，&、R2、R4、R5、R6、R7、R1Q、Rn和R12各自獨(dú)立地為氫或C1-C4的烷基，R3為 C1-C14的亞烷基；RS和R9各自獨(dú)立地為C1-C4的烷基，和M2各自獨(dú)立地為H、Na和K中 的至少一種。
[0022] 本發(fā)明中，所述C1-C4的烷基的實(shí)例可以包括：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁 基、仲丁基、異丁基和叔丁基。
[0023] 優(yōu)選地，&、R2、R4、R5、R6、R7、R1Q、Rn和R12各自獨(dú)立地為氫或C1-C3的烷基；更優(yōu) 選地，&、R2、R4、R5、R6、R7、R1Q、Rn和R12各自獨(dú)立地為氫、甲基、乙基或正丙基；進(jìn)一步優(yōu)選 地，&、R2、R4、R5、R6、R7、R1Q、Rn和R12各自獨(dú)立地為氫或甲基。
[0024] 優(yōu)選地，Rs和R9各自獨(dú)立地為C1-C3的烷基，更優(yōu)選地，Rs和R9各自獨(dú)立地為甲 基、乙基或正丙基；進(jìn)一步優(yōu)選地，馬和馬各自獨(dú)立地為甲基或乙基；更進(jìn)一步優(yōu)選地，^和 r9為甲基。
[0025] 本發(fā)明中，所述C1-C14的亞烷基可以是直鏈或支鏈的，所述C1-C14的亞烷基的實(shí) 例可以包括但不限于：亞甲基、亞乙基、亞正丙基、亞異丙基、亞正丁基、亞仲丁基、亞異丁基 和亞叔丁基、亞正戊基、亞異戊基、亞叔戊基、亞新戊基、亞正己基、亞正庚基、亞正辛基、亞 正壬基、亞正癸基、亞正i^一基、亞正十二基、亞正十三基和亞正十四基。它們中優(yōu)選為亞甲 基、亞乙基或亞正丙基，更優(yōu)選為亞甲基。所述亞烷基是指烷烴失去兩個(gè)氫原子后的殘基， 所述兩個(gè)氫原子可以為同一個(gè)碳原子上的兩個(gè)氫原子，也可以不同碳原子上的兩個(gè)氫原 子，可以是直鏈的，也可以是支鏈的，例如，所述亞乙基可以是-CH2CH2-或-CH(CH3)-。
[0026] 優(yōu)選地，為H。
[0027] 優(yōu)選地，M2為Na或K。
[0028] 本發(fā)明中，盡管只要含有結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C并且符合上述比例 關(guān)系即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，但優(yōu)選情況下，所述結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B和結(jié)構(gòu)單元C的摩 爾比為 100 :1-100 :〇· 3-50,更優(yōu)選為 100 :10-80 :0· 35-30,更優(yōu)選為 100 :30-50 :0· 5-10。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，所述丙烯酰胺系共聚物還含有結(jié)構(gòu)單元D，所述結(jié)構(gòu)單元D為具有式 (7)所示結(jié)構(gòu)的單元，
[0031] 其中，M3為鉀或鈉，&與上述相同。
[0032] 本發(fā)明對(duì)結(jié)構(gòu)單元D的含量沒(méi)有特別要求，例如，優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)單元A、所述結(jié) 構(gòu)單元B、所述結(jié)構(gòu)單元C和所述結(jié)構(gòu)單元D的摩爾比為100 :1-100 :0. 3-50 :15-40,更優(yōu) 選為 100 :30-60 :0· 5-15 :16-30,更優(yōu)選為 100 :37-60 :0· 59-12 :18-28。
[0033] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，由特定的結(jié)構(gòu)單元A、結(jié)構(gòu)單元B、結(jié)構(gòu)單元C與結(jié) 構(gòu)單元D組成的四元聚合物用于驅(qū)油劑時(shí)能取得較好的驅(qū)油效果好。當(dāng)結(jié)構(gòu)單元B為具有 式（2)和式（4)所示結(jié)構(gòu)的單元中的至少一種，且私和馬各自獨(dú)立地為氫或甲基；所述結(jié) 構(gòu)單元C為具有式（8)所示結(jié)構(gòu)的單元時(shí)，組成的四元聚合物用于驅(qū)油劑時(shí)能取得較好的 驅(qū)油效果，
[0034]
[0035] 其中，M2與上述相同。
[0036] 本發(fā)明還提供了一種丙烯酰胺系共聚物的制備方法，該制備方法包括以下步驟， 在溶液聚合反應(yīng)條件下，在引發(fā)劑存在下，使一種單體混合物在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，其特征 在于，所述單體混合物含有單體E、單體F和單體G，所述單體E為具有式（9)所示結(jié)構(gòu)的單 體，所述單體F為具有式（10)-式（13)所示結(jié)構(gòu)的單體中的至少一種，所述單體G為具有 式（14)所示結(jié)構(gòu)的單體，且所述單體E、所述單體F和所述單體G的摩爾比為1 :0. 005-2 : 0·001-1，
[0038]其中，和R12'各自獨(dú)立地為氫或C1-C4 的烷 基，V為C1-C14的亞烷基；V和V各自獨(dú)立地為C1-C4的烷基，M4和M5各自獨(dú)立地為 H、Na和K中的至少一種。
[0039] 所述C1-C4的烷基和C1-C14的亞烷基的描述均與上述相同。
[0040]優(yōu)選地，札，、1?2，、1?4，、1?5，、1?6，、