一種聚丙烯酰胺及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯酰胺及其制備方法和該聚丙烯酰胺作為調(diào)剖劑和驅(qū)油劑 的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在三采油技術(shù)中，化學(xué)驅(qū)油用水溶性高分子聚合物可以改善油水流度比，降低注 入水沿高滲透層發(fā)生指進(jìn)現(xiàn)象的概率，提高縱向上的波及效率，從而提高原油采收率。目前 用于化學(xué)驅(qū)油的水溶性高分子聚合物常用丙烯酰胺類聚合物，但由于丙烯酰胺類聚合物自 身的一些性能缺陷，導(dǎo)致其在高溫高鹽以及非均質(zhì)性高的油藏中無法使用。
[0003] 對于高溫高鹽油藏，丙烯酰胺類聚合物的問題主要存在于聚合物的長期熱穩(wěn)定 性、抗鹽穩(wěn)定性、抗氧化降解以及機(jī)械降解等方面。為了克服這些問題，現(xiàn)有技術(shù)中例如 CN1405266A公開了一種通過引入疏水單體與丙烯酰胺共聚得到一種高增粘疏水締合聚合 物的方法。盡管上述聚合物作為驅(qū)油劑能夠有效的改善油水流度比，但是其對非均質(zhì)性高 的油藏的調(diào)剖堵水效果較差，不能有效調(diào)節(jié)非均質(zhì)地層的滲透率，嚴(yán)重影響原油采收率。
[0004] 而對于非均質(zhì)性高的油藏，一方面由于層內(nèi)非均質(zhì)性較強(qiáng)形成大孔道，加劇了注 入水層內(nèi)竄流，另一方面井況變差，造成管外竄槽，加劇了層間矛盾，致使注水效果變差。 CN103555305A公開了一種超支化緩膨性調(diào)剖顆粒及其制備方法，該方法通過超支化骨架 單元為核心形成三維立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，吸水膨脹后形成高強(qiáng)度、強(qiáng)韌性的水凝膠，封堵高滲 層，促使液流轉(zhuǎn)向，但其作用只是堵水調(diào)剖，并無驅(qū)油功能，使用過程中需要驅(qū)油聚合物配 合使用，增加成本。
[0005] 因此，本領(lǐng)域亟需開發(fā)一種兼具調(diào)剖堵水和改善油水流度比功能并且能夠適用于 高溫高鹽和非均質(zhì)性高的油藏中的聚丙烯酰胺類聚合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的用于高溫高鹽和高非均質(zhì)性的油藏中的丙烯酰胺 類聚合物不能兼具調(diào)剖堵水和改善油水流度比功能以及適應(yīng)性差的缺陷，提供一種兼具調(diào) 剖堵水和改善油水流度比功能并且能夠適用于高溫高鹽和高非均質(zhì)性油藏的聚丙烯酰胺 及其制備方法和應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，加入叔胺型單體參加聚合反應(yīng)，叔胺型單體除了參與 聚合反應(yīng)還具有引發(fā)劑的功能，能夠引發(fā)多個自由基引發(fā)點(diǎn)使得聚合物聚合成支鏈結(jié)構(gòu)， 能夠形成聚合物的水化層，起到封堵地層的效果，明顯改善儲層的非均質(zhì)性，同時(shí)，本發(fā)明 的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑使得聚合物進(jìn)行交聯(lián)得到的聚合物還能夠具有明 顯的油水流度比功能。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供一種聚丙烯酰胺的制備方法，該方法包 括：在溶液聚合反應(yīng)條件下，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑存在下，使一種單體混合物在水中進(jìn)行聚 合反應(yīng)，其中，所述單體混合物含有丙烯酰胺、耐溫抗鹽單體和叔胺型單體；以1〇〇重量份 的丙烯酰胺為基準(zhǔn)，所述耐溫抗鹽單體的用量為0. 5-30重量份，所述叔胺型單體的用量為 0. 01-20重量份，所述交聯(lián)劑的用量為0. 00005-0. 002重量份。
[0009] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法制備得到的聚丙烯酰胺。
[0010] 第三方面，本發(fā)明還提供了一種上述聚丙烯酰胺作為調(diào)剖劑和驅(qū)油劑的應(yīng)用。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明提供的聚丙稀酰胺能夠適用于高溫高鹽油藏深部堵水。該聚丙烯酰胺 在高溫高鹽條件下，同時(shí)具備調(diào)剖堵水以及改善油水流度比功能，具體地，該聚丙烯酰胺的 表觀粘度達(dá)到24. 3mPa · s以上，粘度保留率達(dá)到80%以上，并且封堵效率達(dá)到88%以上。 此外，根據(jù)本發(fā)明提供的聚丙烯酰胺的制備方法不使用任何有機(jī)溶劑，對環(huán)境友好且成本 較低。
[0012] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明提供了一種聚丙烯酰胺的制備方法，該方法包括：在溶液聚合反應(yīng)條件下， 在引發(fā)劑和交聯(lián)劑存在下，使一種單體混合物在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，其中，所述單體混合物 含有丙烯酰胺、耐溫抗鹽單體和叔胺型單體；以100重量份的丙烯酰胺為基準(zhǔn)，所述耐溫抗 鹽單體的用量為〇. 5-30重量份，所述叔胺型單體的用量為0. 01-20重量份，所述交聯(lián)劑的 用量為0. 00005-0. 002重量份。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，對于所述聚合反應(yīng)的過程并沒有特別的限定，優(yōu)選情況下，所述聚合 反應(yīng)包括：先將丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體溶解于水中，得到混合水溶液；再將得到的混合 水溶液與叔胺型單體接觸進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0016] 為了進(jìn)一步提高聚丙烯酰胺的性能，優(yōu)選情況下，以100重量份的所述丙烯酰胺 為基準(zhǔn)，所述耐溫抗鹽單體的用量為1-20重量份；所述叔胺型單體的用量為0. 1-10重量 份。
[0017] 在本發(fā)明中，所述交聯(lián)劑使得聚合物發(fā)生交聯(lián)，使聚合物分子具有彈性，從而進(jìn)一 步提高聚丙烯酰胺的性能。優(yōu)選情況下，以100重量份的丙烯酰胺為基準(zhǔn)，所述交聯(lián)劑的用 量為0. 0001-0. 001重量份。
[0018] 在本發(fā)明中，對于交聯(lián)劑并沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的交聯(lián)劑，例 如所述交聯(lián)劑可以為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺和/或雙丙烯酸亞乙酯。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述聚合反應(yīng)開始時(shí)，所述單體混合物的重量與水和單體混合物的 總重量的比例沒有特別的限定，可以在較寬的范圍內(nèi)變動，優(yōu)選情況下，所述溶液聚合反應(yīng) 開始時(shí)，所述單體混合物的重量與水和單體混合物的總重量的比例為0. 05-0. 3 :1，優(yōu)選為 0. 1_0. 25 :1。
[0020] 在本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，所述耐溫抗鹽單體為甲基丙烯酸乙基磺酸和/或2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；所述叔胺型單體為N，N-二甲氨基丙烯酰胺、丙烯酸-N，N-二甲 氨基乙酯和甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯中的一種或多種。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述引發(fā)劑可以為本領(lǐng)域各種用于烯烴溶液聚合的引發(fā)劑。例如所 述引發(fā)劑為氧化還原系引發(fā)劑，所述氧化還原系引發(fā)劑的用量可以為單體混合物的總重量 的0. 002-0. 4重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 004-0. 3重量％;所述氧化還原系引發(fā)劑包括氧化劑 和還原劑，所述氧化劑與所述還原劑的重量比可以為0. 8-1. 2 :1，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 9-1. 1 : 1〇
[0022] 在本發(fā)明中，對于還原劑和氧化劑并沒有特別的限定，例如所述還原劑可以為水 溶性亞硫酸鹽，優(yōu)選為亞硫酸銨、亞硫酸鉀和亞硫酸氫鈉中的一種或多種；所述氧化劑可以 為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的一種或多種，優(yōu)選為過硫酸銨和/或過硫酸鉀。
[0023] 在本發(fā)明中，對于聚合反應(yīng)的單體、引發(fā)劑和交聯(lián)劑的加料順序并沒有特別的限 定，例如聚合反應(yīng)的加料順序可以為：先將丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體溶解于水中，得到混合 水溶液；再將引發(fā)劑、交聯(lián)劑和叔胺型單體加入到上述混合水溶液中接觸進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0024] 在本發(fā)明中，對于聚合反應(yīng)的條件并沒有特別的限定，優(yōu)選情況下，所述溶液聚合 反應(yīng)在保護(hù)氣體存在下進(jìn)行，所述聚合反應(yīng)的條件包括：溫度為0_50°C，優(yōu)選為0_30°C ;時(shí) 間為3-12小時(shí)，優(yōu)選為5-10小時(shí)；pH值為5-14,優(yōu)選為6-8。
[0025] 在本發(fā)明中，所述pH值通過加入堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述堿優(yōu)選為無機(jī)堿如可以選自碳 酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的至少一種，更優(yōu)選為碳酸鈉。
[0026] 本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，將單體混合物與水混合后并調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值后再加 入引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)。
[0027] 在本發(fā)明中，所述保護(hù)氣體包括本領(lǐng)域常規(guī)的氮?dú)饣蛟刂芷诒碇械诹阕逶貧?體中的至少一種，優(yōu)選為氮?dú)狻Ｋ霰Ｗo(hù)氣體保護(hù)除了包括在聚合反應(yīng)進(jìn)行當(dāng)中通入保護(hù) 氣體進(jìn)行保護(hù)以外，還包括在加入引發(fā)劑之前向反應(yīng)體系中通入保護(hù)氣體，以除去水溶液 中的溶解氧，通入保護(hù)氣體的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員共知的方法，本發(fā)明中，通入保護(hù)氣體 的時(shí)間優(yōu)選為20-40分鐘。
[0028] 在本發(fā)明中，所述聚丙烯酰胺的制備方法還可以包括對聚合反應(yīng)后所得聚合物依 次進(jìn)行一次造粒、水解、二次造粒、干燥、粉碎和篩分。
[0029] 在本發(fā)明中，對于所述一次造粒、二次造粒并沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī) 使用的造粒方法，例如通過造粒機(jī)進(jìn)行造粒。
[0030] 在本發(fā)明中，通過水解可以提高聚合反應(yīng)的聚合物支鏈的溶解性，進(jìn)一步提升聚 合物封堵地層的效果，以適應(yīng)不同地質(zhì)條件的油藏。所述水解的方法并沒有特別地限定，可 以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的水解方法，例如將得到的聚合物一次造粒得到的膠粒在堿溶液中進(jìn) 行水解。優(yōu)選情況下，所述堿溶液的pH為10-12。所述堿溶液可以為碳酸鈉水溶液和/或 氫氧化鈉溶液，優(yōu)選為碳酸鈉水溶液。
[0031] 在本發(fā)明中，所述水解的條件沒有特別地限定，優(yōu)選情況下，所述水解條件包括： 溫度為50-120°C，優(yōu)選為60-1KTC ;時(shí)間為0. 5-6小時(shí)，優(yōu)選為1-5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%。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的方法，本發(fā)明對干燥條件無特殊要求，所述干燥方法可以采用熱風(fēng) 干燥法，所述熱風(fēng)干燥溫度可以為40-120°C，優(yōu)選為60-KKTC ;熱風(fēng)干燥的時(shí)間可以為 1-10小時(shí)，優(yōu)選為2-6小時(shí)。
[0033] 在本發(fā)明中，可以根據(jù)使用要求的不同通過將所述二次造粒后得到的膠粒干燥后 進(jìn)行粉碎、篩分等操作以得到不同規(guī)格的聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0034] 本發(fā)明還提供了一種上述制備方法制備得到的聚丙烯酰胺。
[0035] 本發(fā)明還提供了一種上述聚丙烯酰胺作為調(diào)剖劑和驅(qū)油劑在三次采油中的應(yīng)用。
[0036] 以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0037] 以下實(shí)施例中：
[0038] 根據(jù)GB12005. 6-89中規(guī)定的方法測定水解度；
[0039] 根據(jù)GB12005. 2-89中規(guī)定的方法測定固含量。
[0040] 丙烯酰胺商購自天津光復(fù)精細(xì)化工研究所公司；甲基丙烯酸乙基磺酸商購自梁 溪精細(xì)化工公司；N，N-二甲氨基丙基丙烯酰胺商購自Aldrich公司；N，N-亞甲基雙丙烯 酰胺商購自梁溪精細(xì)化工公司；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸商購自Aldrich公司；丙烯 酸-N, N-二甲氨基乙酯商購自Aldrich公司；雙丙烯酸亞乙酯商購自Aldrich公司。
[0041] 實(shí)施例1
[0042] 將100重量份的丙烯酰胺、1重量份的耐溫抗鹽單體（甲基丙烯酸乙基磺酸）和 1000重量份的水加入到反應(yīng)容器中并攪拌，得到混合水溶液；然后向反應(yīng)容器中通入氮?dú)?鼓泡20分鐘；攪拌條件下