[发明专利]一种热增粘水包水聚合乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热增粘水包水聚合乳液及其制备方法，制备方法包括以下步骤：（1）将单体、不变型盐类分散剂加入到反应器中，加去离子水溶解并高速搅拌；（2）将反应液升温至28~32℃，向反应器中加入小分子胺并通入二氧化碳使溶液至饱和状态，再加入引发剂；（3）当乳液体系的粘度为10~700 mPa•s时，加入质量含量为分散剂30~100wt%的可变型盐类分散剂，所述可变型盐类分散剂为：阴离子是碳酸氢根，阳离子是铵类、胺类或氨类的可溶性盐类；（4）在30~70℃的二氧化碳气氛中持续保温11~13h，即可得到对应粘度的热增粘水包水聚合乳液。本发明的产物室温时黏度低，便于运输，后续温度升高时，无论有无二氧化碳氛围，粘度均会增加，便于后期处理。

技术领域

本发明涉及智能水溶性高分子领域及油气开采领域，特别是涉及一种热增粘水包水聚合乳液及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，对石油、天然气的依赖逐渐增大。聚合物驱三次采油是一种有效提高原油采收率的手段，其中用量最大的就是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。干粉形态的HPAM具有便于运输的优点，但在生产过程环节包括干燥、粉碎、造粒等步骤，所以能耗高，在现场应用时需要较大的溶解装置，并且溶解时间较长，这都制约了干粉形态产品的应用，尤其是某些生产作业空间狭小的特定领域的应用，比如海上油田的堵水调剖，采油平台较小的面积容纳不下较大的溶解装置。

上述问题呼吁溶解时间短、使用方便的新产品形态的出现，水包水聚合乳液则满足这些要求。水包水聚合乳液是通过水介质分散聚合得到的一种分散体系，单体在聚合物的不良溶剂中发生聚合，到达一定链长(临界链长)后聚合物从溶液中析出，然后在水溶性高分子稳定剂的包裹下分散于体系中。

水包水聚合乳液的原理为：在纯水中加入大量的盐之后，水的极性大幅度增加，水溶性单体和水溶性聚合物的溶解性都会降低，但水溶性聚合物的溶解性会降低的更多，导致其与盐水分相，在有高速搅拌和稳定剂的帮助下，水溶性聚合物会形成分散相，形成乳液，只要水的极性降低之后，分散相中的聚合物又可以重新溶解于水中，宏观现象是水溶液粘度升高。

相比较传统形态的HPAM，水包水聚合乳液有以下优点：速溶，使用方便；环境友好，成本低廉；较高的聚合物含量；生产过程耗能低，清洁，安全。

随着油田开采难点越来越大，一类特殊的具有温度响应性的聚合物，即热增黏聚合物日益得到广泛关注，其溶液黏度随着温度的升高而不断提升，与常规的聚合物所具有的“热变稀”性能正好相反。这一特征使热增黏聚合物在三次采油领域有潜在的应用前景。但是常规方法制备出的热增黏聚合物具有以下劣势：(1)所制备的聚合物溶于水的时间一般高于2h，这对于热增黏聚合物的工业化应用极为不利；(2)聚合后的体系黏度高，不利于后处理和运输。

如果水包水聚合物乳液本身就具有热增粘的特性，那么它将满足油田三次开采的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种热增粘水包水聚合乳液及其制备方法，可节约现有技术所制备的热增黏聚合物溶于水的时间，聚合后的体系室温时黏度低，便于运输，后续温度升高(30～70℃)时，无论有无二氧化碳氛围，粘度均会增加，便于后期处理。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种热增粘水包水聚合乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将单体、不变型盐类分散剂加入到反应器中，加去离子水溶解并在190～210rad/min转速下搅拌，其中，所述单体包括丙烯酰胺和丙烯酸，用于制备聚丙烯酰胺、或聚丙烯酰胺-聚丙烯酸共聚物，各组分的重量份分别为：去离子水100～108.8份、丙烯酰胺15～40份、丙烯酸0～6份、不变型盐类分散剂7～19份；

所述步骤(1)中的不变型盐类分散剂包括7～9重量份的无水硫酸钠，0～10重量份的硫酸铵，用于升高水溶液的极性，降低聚合物的水溶性。