一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及石油化工领域，公开了一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用，该丙烯酰胺共聚物含有结构单元A和结构单元B，所述结构单元A包括式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元A的含量为1‑99摩尔％且结构单元B的含量为1‑99摩尔％，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700‑3200万。将能够提供上述结构单元的单体进行聚合即可得到本发明专利技术的丙烯酰胺共聚物。本发明专利技术的丙烯酰胺共聚物具有水溶性好、残余单体含量低的特点，特别是在高温和高盐的条件下，溶液的表观粘度和增稠性能较常规聚丙烯酰胺有大幅提升。

Acrylamide copolymer, preparation method and application thereof

The invention relates to the field of petrochemical industry, and discloses an acrylamide copolymer and its preparation method and application. The acrylamide copolymer contains structural unit A and structural unit B, the structural unit A includes a structural unit shown by the formula (1), the structural unit B is a structural unit shown by the formula (2), in the acrylamide copolymer. The total mole number of the structural unit is based on the structure unit A content of 1 and 99 mole% and the content of the structural unit B is 1 99 mole%, and the viscosity average molecular weight of the acrylamide copolymer is 2700 32 million. The acrylamide copolymer can be obtained by polymerizing monomers which can provide the above structural units. The acrylamide copolymer of the invention has the characteristics of good water solubility and low residual monomer content, especially under the condition of high temperature and high salt, the apparent viscosity and thickening performance of the solution is greatly improved than that of the conventional polyacrylamide.

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用
本专利技术涉及石油化工领域，具体地，涉及一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
聚合物驱油主要是通过注入一定规模的聚合物溶液，增加驱替液粘度，降低油层水相渗透率来降低流度比、调整吸水剖面，以达到提高驱替相体积的目的，进而提高采收率。作为主要的聚合物驱油剂，部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在常规油藏三次采油(EOB)技术中，已经得到大规模推广和应用，为油田稳产和增产发挥了重要作用。随着常规油藏储量的减少，高温高盐油藏使得HPAM的应用面临着诸多难题，主要体现在开采高温高盐油藏时的高温、高盐和溶液中溶解氧产生的复合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低，导致HPAM驱油效果不显著。研究表明，当温度高于70℃，HPAM的酰氨基水解反应生成羧基显著加剧，当水解度达到40％以上，羧基就很容易和溶液中Ca2+、Mg2+离子生成沉淀，使溶液粘度损失。此外，在高温下，空气中氧和溶液中存在溶解氧时，也会引起聚合物主链断裂使溶液粘度显著下降。以丙烯酰胺(AM)和耐温耐盐单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚合成二元共聚物在耐温耐盐性能上较HPAM的确有所提高。如题为“AMPS/AM共聚物的低温合成和性能”(常志英，高分子材料科学与工程，1997，13，16)。题为“水溶性AM/AA/AMPS共聚物的高温水解”(朱麟勇，应用化学，2000，17，2)研究发现，在90℃的高温条件下，受临近丙烯酸(AA)单元的分子内催化作用，AMPS单元水解也发生水解反应，尽管随着水解反应，共聚物中丙烯酸结构单元比例增加，提高了其温敏性和盐敏性能，但由于AMPS在高温下易发生水解，因此限制了这类聚合物在水解温度以上的高温高盐条件下的应用。因此，如何进一步提高丙烯酰胺共聚物的耐温抗盐仍是亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种丙烯酰胺共聚物、一种丙烯酰胺共聚物的制备方法、由该方法制备的丙烯酰胺共聚物以及所述丙烯酰胺共聚物的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种丙烯酰胺共聚物，其中，该丙烯酰胺共聚物含有结构单元A和结构单元B，所述结构单元A包括式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元A的含量为1-99摩尔％且结构单元B的含量为1-99摩尔％，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700-3200万，其中，R1和R2各自独立地为氢或C1-C4的烷基；M1为氢、钾或钠。本专利技术还提供了一种制备丙烯酰胺共聚物的方法，该方法包括：在溶液聚合反应条件下，在引发剂存在下，使单体混合物进行聚合反应；其中，所述单体混合物含有式(5)所示的单体E和式(6)所示的单体F；以所述单体混合物中单体的总摩尔数为基准，单体E的含量为1-99摩尔％，单体F的含量为1-99摩尔％，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700-3200万，其中，R1’和R2’各自独立地为氢或C1-C4的烷基；M1’为氢、钾或钠。本专利技术还提供了由上述方法制备的丙烯酰胺共聚物。此外，本专利技术还提供了上述丙烯酰胺共聚物作为驱油剂的应用。本专利技术提供的丙烯酰胺共聚物具有水溶性好、残余单体含量低的特点，特别是在高温和高盐的条件下，溶液的表观粘度和增稠性能较常规聚丙烯酰胺有大幅提升，可以作为高温高盐油藏三次采油驱油剂。而且，本专利技术提供的丙烯酰胺共聚物的制备方法步骤简单。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供的丙烯酰胺共聚物含有结构单元A和结构单元B，所述结构单元A包括式(1)所示的结构单元(或为式(1)所示的结构单元)，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元A的含量为1-99摩尔％(优选为79-97.5摩尔％)且结构单元B的含量为1-99摩尔％(优选为2.5-21摩尔％)，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700-3200万。其中，R1和R2各自独立地为氢或C1-C4的烷基；M1为氢、钾或钠。在本专利技术中，所述C1-C4的烷基可以是直链的，也可以是支链的。所述C1-C4的烷基的实例可以包括：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。根据本专利技术，为了进一步提高所述丙烯酰胺共聚物的耐温抗盐性，所述丙烯酰胺共聚物还含有式(3)所示的结构单元C，其中，R3、R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的烷基；R6为C1-C8的亚烷基；M2为氢、钾或钠。本专利技术中，C1-C8的亚烷基可以是直链或支链的，所述C1-C8的亚烷基的实例可以包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚仲丁基、亚异丁基和亚叔丁基、亚正戊基、亚异戊基、亚叔戊基、亚新戊基、亚正己基、亚正庚基和亚正辛基。所述亚烷基是指烷烃失去两个氢原子后的残基，所述两个氢原子可以为同一个碳原子上的两个氢原子，也可以不同碳原子上的两个氢原子，可以是直链的，也可以是支链的，例如，所述亚乙基可以是-CH2CH2-或-CH(CH3)-。在上述优选实施方式中，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元C的含量为0.1-40摩尔％，更优选为10-30摩尔％。根据本专利技术更优选的实施方式，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元A的含量为1-98摩尔％(进一步优选为67.5-87.5摩尔％)，结构单元B的含量为1-98摩尔％(进一步优选为2.5-21摩尔％)，结构单元C的含量为0.1-40摩尔％(进一步优选为10-30摩尔％)。根据本专利技术，为了使丙烯酰胺共聚物具有良好的粘弹性，优选情况下，所述结构单元A为式(1)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元，M3为氢、钾或钠。本专利技术对式(4)所示的结构单元的含量没有特别要求，例如，优选地，式(1)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元的重量比为1：0.1-1。优选地，所述式(4)所示的丙烯酸盐结构单元可以由丙烯酸盐单体原料进行聚合得到或者由部分丙烯酰胺结构单元即式(1)所示的结构单元通过水解得到，进一步优选地，式(4)所示的结构单元由部分丙烯酰胺结构单元即式(1)所示的结构单元通过水解得到。本领域的技术人员可以知晓的是，水解的过程包括将水解剂与丙烯酰胺共聚物反应，优选地，所述水解剂的用量使得丙烯酰胺共聚物的水解度为10-30％。在本专利技术中，所述水解的条件没有特别地限定，优选情况下，所述水解的条件包括：温度为50-110℃，优选为70-90℃；时间为0.5-6小时，优选为1-4小时。在本专利技术中，所述水解度是指丙烯酸盐结构单元的摩尔数占本专利技术的丙烯酰胺共聚物的结构单元的总摩尔数的百分比。所述水解度由本专利技术所述水解剂的投料量确定。在本专利技术中，水解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酰胺共聚物，其特征在于，该丙烯酰胺共聚物含有结构单元A和结构单元B，所述结构单元A包括式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元A的含量为1‑99摩尔％且结构单元B的含量为1‑99摩尔％，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700‑3200万，

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酰胺共聚物，其特征在于，该丙烯酰胺共聚物含有结构单元A和结构单元B，所述结构单元A包括式(1)所示的结构单元，所述结构单元B为式(2)所示的结构单元，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元A的含量为1-99摩尔％且结构单元B的含量为1-99摩尔％，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700-3200万，其中，R1和R2各自独立地为氢或C1-C4的烷基；M1为氢、钾或钠。2.根据权利要求1所述的丙烯酰胺共聚物，其中，所述丙烯酰胺共聚物还含有式(3)所示的结构单元C，其中，R3、R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的烷基；R6为C1-C8的亚烷基；M2为氢、钾或钠。3.根据权利要求2所述的丙烯酰胺共聚物，其中，以丙烯酰胺共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，结构单元C的含量为0.1-40摩尔％，优选为10-30摩尔％；更优选地，结构单元A的含量为79-97.5摩尔％，结构单元B的含量为2.5-21摩尔％。4.根据权利要求1所述的丙烯酰胺共聚物，其中，所述结构单元A为式(1)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元，M3为氢、钾或钠。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的丙烯酰胺共聚物，其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢或甲基，R6为亚甲基，M1、M2和M3各自独立地为钾或钠。6.一种制备丙烯酰胺共聚物的方法，该方法包括：在溶液聚合反应条件下，在引发剂存在下，使单体混合物进行聚合反应；其中，所述单体混合物含有式(5)所示的单体E和式(6)所示的单体F；以所述单体混合物中单体的总摩尔数为基准，单体E的含量为1-99摩尔％，单体F的含量为1-99摩尔％，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为2700-3200万，其中，R1’和R2’各自独立地为氢或C1-C4的烷基；M1’为氢、钾或钠。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述单体混合物还含有式(7)所示的单体G，其中，R3’、R4’和R5’各自独立地为氢或C1-C4的烷基；R6’为C1-C8的亚烷基；M2’为氢、钾或钠。8.根据权利要求7所述的方法，其中，以所述单体混合物中单体的总摩尔数为基准，单体G的含量为0.1-40摩尔％，优选为10-30摩尔％；更优选地，单体E的含量为7...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊卓，黄凤兴，张文龙，祝纶宇，刘希，方昭，杜超，胡晓娜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11