[发明专利]一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺共聚物及其制备方法，以及所述丙烯酰胺共聚物作为聚合物驱油剂的应用。

背景技术

近年来，随着我国油田开发的不断深入，采出液中含水率逐渐上升，部分油田综合含水率甚至达到90%以上。为进一步提高原油采收率，聚合物驱油、二元复合驱油（碱-聚合物）、三元复合驱油（碱-表面活性剂-聚合物）等三次采油技术先后在大庆、辽河、大港、胜利等东部主力油田得到了广泛的应用，并且取得了显著的增油降水效果和良好的经济社会效益。目前驱油用聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺，但由于部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）在高温下会发生明显分子链的断链，引起其粘度大幅度降低，因而不适应高温油藏。

疏水缔合水溶性聚合物是在聚丙烯酰胺分子链上引入少量特殊疏水官能团，疏水基团其成为聚合物分子链的侧基或支链。因此，聚合物分子在水溶液中，由于疏水基团的疏水作用以及静电、氢键或范德华力作用而在分子间自动产生具有一定强度但又可逆的物理缔合，从而形成巨大的三维立体网状空间结构。这使得疏水缔合聚合物在较低分子量和较低浓度下仍然具有较高的粘度。

含氟改性两性水溶性聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上引入全氟疏水基团和正负离子基团的一类水溶性聚合物。在水溶性聚合物中，引入疏水基团，利用疏水基团的疏水缔合作用是改善聚合物耐温耐盐性能的重要途径。疏水基团能够形成分子间缔合作用而增加聚合物分子的流体力学体积，溶液的粘度随聚合物浓度的增加呈指数增长，甚至聚合物在盐水中的粘度比纯水中更高。目前大多数研究都集中在用碳氢疏水链改性水溶性聚合物。氟碳链用于改性水溶性聚合物尚未见报导。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，提供一种分子量高、表观粘度高、耐热和耐盐性好的丙烯酰胺共聚物及其制备方法和应用。

本发明的发明人通过研究发现，氟碳链与相同长度的碳氢链相比，具有更低的内聚能密度和表面能，其疏水缔合作用较碳氢链更强。因此将其与丙烯酰胺单体进行共聚，得到的共聚物具有提高的增粘性和耐温抗盐性；且由于含氟碳链的疏水单体的引入，在长期的周期使用中，可提高聚合物的增粘性，保持聚合物分子链的缠结能力，改善聚合物的粘弹性，从而提高驱油效率。基于此，完成了本发明。

本发明提供一种丙烯酰胺共聚物，其中，该丙烯酰胺共聚物含有具有式（1）所示结构的结构单元A、具有式（2）所示结构的结构单元B和具有式（3）所示结构的结构单元C，且以所述丙烯酰胺共聚物中结构单元的总重量为基准，所述结构单元A的含量为5-95重量%，所述结构单元B的含量为2.5-90重量%，所述结构单元C的含量为0.05-5重量%；所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为20,000,000-30,000,000，

式（1），式（2），式（3），

其中，R₁为C1-C4的亚烷基；R₂和R₃各自独立地为C1-C4的烷基；M₁为H、Na和K中的至少一种；m为2-5的整数，n为4-10的整数。

本发明还提供了一种丙烯胺共聚物的制备方法，该制备方法包括将在胶束聚合反应条件下，在乳化剂的存在下，将单体混合物与引发剂接触，接触的条件使得到的共聚物的粘均分子量为20,000,000-30,000,000，

其中，所述单体混合物含有丙烯酰胺、具有式（4）所示结构的单体D和具有式（5）所示结构的单体E，且以所述单体混合物的总重量为基准，丙烯酰胺的用量为5-95重量%，所述单体D的用量为2.5-90重量%，所述单体E的用量为0.05-5重量%；

式（4），式（5），

其中，R₁为C1-C4的亚烷基；R₂和R₃各自独立地为C1-C4的烷基；M₁为H、Na和K中的至少一种；m为2-5的整数，n为4-10的整数。

本发明还提供了一种所述丙烯酰胺共聚物的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）将丙烯酰胺、具有式（4）所示结构的单体D和具有式（5）所示结构的单体E配成水溶液，用碱调节pH值为6-10，然后加入乳化剂，得到含单体的混合物；

（2）将螯合剂和助溶剂加入到步骤（1）得到的含单体的混合物中；

（3）在10℃～15℃温度下，在氮气保护下，将引发剂加入到步骤（2）得到的混合物中，聚合4～8小时后升温到40℃～60℃，继续聚合4～6小时，

式（4），式（5），