本发明专利技术涉及石油化工领域，公开了一种丙烯酰胺类单体及其制备方法和丙烯酰胺聚合物及其应用，其中，所述单体具有式(I)所示的结构，M1为氢、钾或钠。制备丙烯酰胺类单体的方法包括：在温度为‑5℃至30℃的条件下，将二异丁烯、丙烯腈与磺化剂反应2‑16小时。本发明专利技术还公开了由上述丙烯酰胺类单体和/或由上述方法制备得到的丙烯酰胺类单体形成的丙烯酰胺聚合物、以及上述丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。本发明专利技术提供的丙烯酰胺类单体具有优良的可聚合性，自聚或与其他单体共聚得到的丙烯酰胺聚合物具有较高的分子量和优异的耐温抗盐性能和耐剪切性能，可以作为高温高盐油藏三次采油驱油剂。
Acrylamide monomer and its preparation method and acrylamide polymer and its application
The invention relates to the field of petroleum chemical industry, and discloses an acrylamide monomer and its preparation method and an acrylamide polymer and its application, in which the monomer has a structure shown by (I), and M1 is hydrogen, potassium or sodium. The method for preparing acrylamide monomers includes: two isobutene, acrylonitrile and sulfonated agent react 2 to 16 hours at temperatures ranging from 5 to 30 degrees. The invention also discloses an acrylamide polymer formed by the acrylamide monomer and / or an acrylamide monomer prepared by the above method, and the application of the above acrylamide polymer in the polymer flooding agent. The acrylamide monomer provided by the invention has excellent polymerization, self polymerization or copolymerization with other monomers, which has high molecular weight and excellent temperature and salt resistance and shear resistance. It can be used as the three oil recovery flooding agent in high temperature and high salt reservoir.
【技术实现步骤摘要】
丙烯酰胺类单体及其制备方法和丙烯酰胺聚合物及其应用
本专利技术涉及石油化工领域，具体地，涉及一种丙烯酰胺类单体及其制备方法，以及由所述丙烯酰胺类单体形成的丙烯酰胺聚合物和该丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。
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，水溶性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、剪切和配制溶液时的溶解氧复合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低，导致驱油效果不显著。针对上述性能缺点，研究人员对HPAM进行了大量改性研究。其中，通过丙烯酰胺与耐温抗盐单体共聚，在HPAM共聚物中引入耐温抗盐基团，是提高产品性能的一个重要途径。已开发的耐温抗盐单体包括磺酸型单体、疏水缔合单体和两性离子单体等。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2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)磺酸型单体与丙烯酰胺共聚可以显著提高HPAM的使用性能。但相关研究“水溶性AM/AA/AMPS共聚物的高温水解”(朱麟勇，应用化学，2000，17，2)同时也发现，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单元也发生水解反应，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，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。疏水缔合聚合物利用分子结构使其粘度在常温下的确具有明显的增稠效果，但其现场配制要求用淡水或加热促溶，给施工带来麻烦，此外这类聚合物还存在易堵塞地层，高温高盐条件下耐受性差的缺点(王中华，精细与专用化学品，2006，14，24)。两性离子共聚物具有两性聚电解质独特的盐稠性能，但因其结构中存在正电荷，与地层表面负电荷存在吸附作用，增加了损耗。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
本专利技术的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种丙烯酰胺类单体及其制备方法以及由所述丙烯酰胺类单体形成的丙烯酰胺聚合物和该丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种丙烯酰胺类单体，该单体具有式(I)所示的结构：其中，M1为氢、钾或钠。第二方面，本专利技术提供了一种制备丙烯酰胺类单体的方法，该方法包括：在温度为-5℃至30℃的条件下，将式(II)所示的二异丁烯、丙烯腈与磺化剂反应2-16小时，第三方面，本专利技术提供了由上述丙烯酰胺类单体和/或由上述方法制备得到的丙烯酰胺类单体形成的丙烯酰胺聚合物。第四方面，本专利技术提供了上述丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。本专利技术提供的丙烯酰胺类单体具有优良的可聚合性，自聚或与其他单体共聚得到的丙烯酰胺共聚物在高温、高矿度和高剪切速率的条件下具有较高的表观粘度，因此具有优异的耐温抗盐性能和抗剪切性能。此外，该单体中的磺酸基对盐不敏感，从而在合成丙烯酰胺类共聚物时可以显著提高共聚物溶液的抗盐性能。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类单体具有式(I)所示的结构：其中，M1为氢、钾或钠。本专利技术提供的制备丙烯酰胺类单体的方法包括：在温度为-5℃至30℃的条件下，将式(II)所示的二异丁烯、丙烯腈与磺化剂反应2-16小时(从而得到式(I)所示的丙烯酰胺类单体)，根据本专利技术，对磺化剂的种类没有特别的要求，现有技术中各种磺化剂均可以实现本专利技术的目的，考虑到具有强酸性和强氧化性的磺化剂可以提高反应的产率，优选地，所述磺化剂为浓度是95-102重量％的硫酸或发烟硫酸。根据本专利技术，为了高收率地得到丙烯酰胺类单体，优选情况下，所述反应包括依次进行的两个阶段：第一阶段为在温度为-5℃至10℃的条件下，将磺化剂与丙烯腈接触，得到第一溶液；并在低于10℃的条件下，向得到的第一溶液中加入二异丁烯，使第一溶液与二异丁烯反应1-8小时，得到第二溶液；第二阶段为在温度为10-30℃的条件下，使第二溶液继续反应1-8小时。为了促进反应，优选情况下，所述第二阶段在水的存在下进行。即当第一阶段的反应结束后，向所得第二溶液中加入水，在温度为10-30℃的条件下，使第二溶液继续反应1-8小时。水的加入量只要能够促进第二阶段的反应即可，例如，相对于每摩尔的二异丁烯，水的加入量可以为0.1-15mL。在本专利技术中，在二异丁烯、丙烯腈与磺化剂反应之后，形成式(I)所示结构的丙烯酰胺类单体，当M1为氢时，本领域的技术人员可以知晓的是，所述丙烯酰胺类单体的酸性较强，在聚合过程中容易对聚合釜造成腐蚀，需要对产物进行中和。因此，优选情况下，所述方法还包括二异丁烯、丙烯腈与磺化剂反应之后，将得到的反应产物与无机碱性物质反应，生成相应的碱金属盐。其中，所述无机碱性物质优选为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的至少一种，进一步优选为氢氧化钠。通常情况下，所使用的无机碱性物质的用量使得式(I)所示结构的单体在M1为氢时，含有式(I)所示结构的单体的溶液的pH值为5-12，优选为6-9。根据本专利技术，对二异丁烯、磺化剂与丙烯腈的摩尔比没有特别地限定，只要能得到丙烯酰胺类单体即可，在优选的情况下，二异丁烯、磺化剂与丙烯腈的摩尔比为1：0.8-2：5-35，进一步优选为1：1.5-2：15-32。在本专利技术中，为了使本专利技术所述丙烯酰胺类单体易于储存，优选情况下，所述方法进一步包括将上述反应所得产物进行过滤、洗涤和烘干。所述过滤、洗涤和烘干为本领常规的方法，在此不再赘述。根据本专利技术的优选实施方式，本专利技术的制备丙烯酰胺类单体的方法可以包括以下步骤：(1)在搅拌状态下，将磺化剂缓慢加入到过量的丙烯腈中，得到第一溶液，控制第一溶液的温度为-5℃至10℃。向第一溶液中缓慢加入二异丁烯，加入过程中控制反应液温度不超过10℃，反应1-8小时，得到第二溶液；(2)向第二溶液中加入适量水，在10-30℃的条件下继续反应1-8小时，静置，有晶体析出；(3)滤去过量的丙烯腈，得到粗产品，并用丙烯腈将粗产品洗涤2-3次，干燥(如真空干燥)得到目标产物。根据本专利技术，本专利技术的专利技术点主要在于提供上述的丙烯酰胺类单体，通过本专利技术所述的方法合成的丙烯酰胺类单体的结构例如可以通过红外光谱表征，在红外谱图中，1180cm-1附近为磺酸基团的特征吸收峰，1652cm-1附近为烯烃的吸收峰，3340cm-1附近为酰胺基团的特征吸收峰，而在2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种丙烯酰胺类单体，其特征在于，该单体具有式(I)所示的结构：
【技术特征摘要】
1.一种丙烯酰胺类单体，其特征在于，该单体具有式(I)所示的结构：其中，M1为氢、钾或钠。2.一种制备丙烯酰胺类单体的方法，其特征在于，该方法包括：在温度为-5℃至30℃的条件下，将式(II)所示的二异丁烯、丙烯腈与磺化剂反应2-16小时，3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磺化剂为浓度是95-102重量％的硫酸或发烟硫酸。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述反应包括依次进行的两个阶段：第一阶段为在温度为-5℃至10℃的条件下，将磺化剂与丙烯腈接触，得到第一溶液；并在低于10℃的条件下，向得到的第一溶液中加入二异丁烯，使第一溶液与二异丁烯反应1-8小时，得到第二溶液；第二阶段为在温度为10-30℃的条件下，使第二溶液继续反应1-8小时...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊卓，张明森，胡晓娜，张文龙，祝纶宇，刘希，方昭，杜超，
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
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