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、结构单元B和结构单元C，其中，结构单元A为具有式(1)所示结构的单元，结构单元B为具有式(2)-式(5)所示结构的单元中的至少一种，结构单元C为具有式(6)所示结构的单元，且结构单元A、结构单元B和结构单元C的重量比为1：0.001-10：0.001-10，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万-3800万，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、分子量高的特点，特别在高温和高盐条件下，溶液的表观黏度有大幅提升，可作为高温高盐油藏三次采油驱油剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及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。
技术介绍
聚合物驱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。为了提高聚丙烯酰胺的耐温抗盐性能，国内外进行了大量攻关研究，主要围绕聚合物的链尺度、链尺度分布、构筑单元组成、微观序列结构开展大量相关研究工作，如耐温抗盐单体聚合物、疏水缔合聚合物、两性聚合物、复合型聚合物、梳形聚合物、模板聚合物和表面活性聚合物等。例如题为“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)的文章中报道了以丙烯酰胺(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。如CN101260171A公开一种梳型结构活性聚合物及其制备工艺与应用，通过聚氨酯类活性大单体与丙烯酰胺等单体共聚合成具有增粘性和降低界面张力目标产物。上述两种方法得到的聚合物各具其特点，在某些性能如耐温性、抗盐性、抗剪切性和表面活性指标上较传统的聚丙烯酰胺的确有所提高,但工艺操作相对繁琐，且得到产物分子量小(不超过2000万)，导致聚合物的适用受到限制。
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及其制备方法和应用。本专利技术提供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、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的单元，所述结构单元B为具有式(2)-式(5)所示结构的单元中的至少一种，所述结构单元C为具有式(6)所示结构的单元，且所述结构单元A、所述结构单元B和所述结构单元C的重量比为1：0.001-10：0.001-10，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万-3800万，其中，R1、R2、R6、R7、R10、R11和R12各自独立地为氢或C1-C4的烷基，R3为C1-C14的亚烷基，R4和R5各自独立地为氢或C1-C15的烷基，R8和R9各自独立地为C1-C4的烷基，R13为C1-C3的亚烷基，R14为氢或C1-C30的烷基，M1和M2各自独立地为H、Na或者K，M3为Na或者K。本专利技术的专利技术人发现，本专利技术提供的丙烯酰胺共聚物分子链的主链主要由丙烯酰胺的结构单元与耐温抗盐单体的结构单元构成，在保证聚合物水溶性的同时可以提高聚合物分子的耐温抗盐性能。此外共聚物支链由表面活性功能单体的结构单元构成，具有产生分子间缔合作用，增加分子运动的松弛时间，提高溶液粘弹性和降低油水界面张力的作用。本专利技术还提供一种丙烯酰胺共聚物的制备方法，该制备方法包括：在溶液聚合反应条件下，在引发剂存在下，使一种单体混合物在水中进行聚合反应，其中，所述单体混合物含有单体E、单体F和单体G，所述单体E为具有式(8)所示结构的单体，所述单体F为具有式(9)-式(12)所示结构的单体中的至少一种，所述单体G为具有式(13)所示结构的单体，且所述单体E、所述单体F和所述单体G的重量比为1：0.001-10：0.001-10；所述溶液聚合反应条件使得聚合反应后所得聚合物的粘均分子量为3000万-3800万，其中，R1’、R2’、R6’、R7’、R10’、R11’和R12’各自独立地为氢或C1-C4的烷基，R3’为C1-C14的亚烷基；R4’和R5’各自独立地为氢或C1-C15的烷基，R8’和R9’各自独立地为C1-C4的烷基，R13’为C1-C3的亚烷基，R14’为氢或C1-C30的烷基，M1’和M2’各自独立地为H、Na或者K，M3’为Na或者K。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、分子量高的特点，特别是在高温和高盐的条件下，溶液的表观粘度较常规聚丙烯酰胺有大幅提升。具体地，本专利技术的丙烯酰胺共聚物分子量最高可达3420万，特别是在矿化度为32000mg/L和95℃的高温条件下，溶液的表观粘度最高可达25.5mPa·s，而市售高分子量聚丙烯酰胺的分子量仅在2600万左右，溶液的表观粘度仅为8.9mPa·s，与市售产品相比，本专利技术的丙烯酰胺共聚物具有大幅增稠优势，可以作为高温高盐油藏三次采油驱油剂。本专利技术提供的丙烯酰胺共聚物的制备方法步骤简单，制得丙烯酰胺共聚物具有水溶性好、残余单体含量低、分子量高的特点，特别是在高温和高盐的条件下，溶液的表观粘度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。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。本专利技术提供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、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的单元，所述结构单元B为具有式(2)-式(5)所示结构的单元中的至少一种，所述结构单元C为具有式(6)所示结构的单元，且所述结构单元A、所述结构单元B和所述结构单元C的重量比为1：0.001-10：0.001-10，优选为1：0.01-1.5：0.01-0.2，进一步优选为1：0.01-1：0.01-0.1；所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万-3800万，优选为3200万-3500万，其中，R1、R2、R6、R7、R10、R11和R12各自独立地为氢或C1-C4的烷基，R3为C1-C14的亚烷基，R4和R5各自独立地为氢或C1-C15的烷基，R8和R9各自独立地为C1-C4的烷基，R13为C1-C3的亚烷基，R14为氢或C1-C30的烷基，M1和M2各自独立地为H、Na或者K，M3为Na或者K。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。在本专利技术中，所述C1-C30的烷基可以是直链的，也可以是支链的。所述C1-C30的烷基的实例可以包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的单元，所述结构单元B为具有式(2)‑式(5)所示结构的单元中的至少一种，所述结构单元C为具有式(6)所示结构的单元，且所述结构单元A、所述结构单元B和所述结构单元C的重量比为1：0.001‑10：0.001‑10，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万‑3800万，其中，R1、R2、R6、R7、R10、R11和R12各自独立地为氢或C1‑C4的烷基，R3为C1‑C14的亚烷基，R4和R5各自独立地为氢或C1‑C15的烷基，R8和R9各自独立地为C1‑C4的烷基，R13为C1‑C3的亚烷基，R14为氢或C1‑C30的烷基，M1和M2各自独立地为H、Na或者K，M3为Na或者K。

【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、结构单元B和结构单元C，其中，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的单元，所述结构单元B为具有式(2)-式(5)所示结构的单元中的至少一种，所述结构单元C为具有式(6)所示结构的单元，且所述结构单元A、所述结构单元B和所述结构单元C的重量比为1：0.001-10：0.001-10，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万-3800万，其中，R1、R2、R6、R7、R10、R11和R12各自独立地为氢或C1-C4的烷基，R3为C1-C14的亚烷基，R4和R5各自独立地为氢或C1-C15的烷基，R8和R9各自独立地为C1-C4的烷基，R13为C1-C3的亚烷基，R14为氢或C1-C30的烷基，M1和M2各自独立地为H、Na或者K，M3为Na或者K。2.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B为具有式(2)-式(4)所示结构的单元中的至少一种以及式(7)所示结构的单元：其中，M4为K或者Na。3.根据权利要求2所述的丙烯酰胺共聚物，其中，式(1)所示结构的单元、式(2)-式(4)所示结构的单元中的至少一种、式(6)所示结构的单元和式(7)所示结构的单元的重量比为1：0.001-10：0.001-10：0.1-1，优选为1：0.01-1.5：0.01-0.2：0.1-1；所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3200万-3500万。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的丙烯酰胺共聚物，其中，R2和R7各自独立地为氢或甲基，R6为氢，R3为C1-C4的亚烷基，R4和R5各自独立地为甲基，M1为氢；所述结构单元C中，R13为亚丙基，R14为C12-C20的烷基。5.一种丙烯酰胺共聚物的制备方法，该制备方法包括：在溶液聚合反应条件下，在引发剂存在下，使一种单体混合物在水中进行聚合反应，其特征在于，所述单体混合物含有单体E、单体F和单体G，所述单体E为具有式(8)所示结构的单体，所述单体F为具有式(9)-式(12)所示结构的单体中的至少一种，所述单体G为具有式(13)所示结构的单体，且所述单体E、所述单体F和所述单体G的重量比为1：0.001-10：0.001-10；所述溶液聚合反应条件使得聚合反应后所得聚合物的粘均分子量为3000万-3800万，其中，R1’、R2’、R6’、R7’、R10’、R11’和R12’各自独立地为氢或C1-C4的烷基，R3’为C1-C14的亚烷基，R4’和R5’各自独立地为氢或C1-C15的烷基，R8’和R9’各自独立地为C1-C4的烷基，R13’为C1-C3的亚烷基，R14’为...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊卓，赵方园，林蔚然，刘希，杜超，祝纶宇，张文龙，方昭，
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