[发明专利]一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

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。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。如在题为“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，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；CN101260171A中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的目标产物。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，但得到产物分子量小（不超过2000万），使得聚合物的使用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用。

本发明提供了一种丙烯酰胺系共聚物，该丙烯酰胺系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、结构单元B和结构单元C的质量比为1：0.001-3：0.001-0.5，优选为1：0.01-1.5：0.01-0.2；所述丙烯酰胺系共聚物的粘均分子量为3000万-3500万，优选为3200万-3400万，

其中，R₁、R₂、R₆、R₇、R₁₀和R₁₁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-C4的烷基；R₈、R₉、R₁₂、R₁₃和R₁₄各自独立地为C1-C4的烷基，且3个R₁₂、3个R₁₃和3个R₁₄各自独立地相同或不同，M₁为H、Na和K中的至少一种，m为1-16中任意的整数。

本发明还提供了一种丙烯酰胺系共聚物的制备方法，该制备方法包括以下步骤，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，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（9）所示结构的单体，所述单体F为具有式（10）-式（13）所示结构的单体中的至少一种，所述单体G为具有式（14）所示结构的单体，且所述单体E、所述单体F和所述单体G的质量比为1：0.001-3：0.001-0.5，优选为1：0.01-1.5：0.01-0.2；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3000万-3500万，优选为3200万-3400万，