[发明专利]一种高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成工艺

说明书

技术领域：

本发明属于水溶性聚丙烯酰胺的化学合成工艺领域，特别是涉及一种相对分子质量2000万以上，表观粘度大于20的高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺产品的合成工艺。

背景技术：

油田用作三次采油聚合物主要就是聚丙烯酰胺各类型产品。实验表明，驱油过程中注入压力一定，聚合物的表观黏度越大，分子量越高，增粘效果越好，提高采收率的效果越好。随着油田的开发的进程，开采难度越来越大，开采的油层也越来越深，随着深度的增加，油层的温度和矿化度都随之升高。而在驱油过程中，聚丙烯酰胺要在使用的地层中达到一定的表观粘度，单纯的高分子量聚丙烯酰胺产品的粘度受温度和矿化度影响很大。这就对聚丙烯酰胺产品的耐温抗盐性能提出较高的要求。针对这一需求，就需要对聚丙烯酰胺分子结构进行改进，使聚合物分子量及其在水溶液中流体力学体积的增大。想达到这一目的就要对聚合物分子引入庞大侧基、带电荷基团、某种缔合或交联并提高分子量。

在聚丙烯酰胺分子中引入疏水基团能生成具有耐温抗盐能力的疏水缔合型聚丙烯酰胺，在水中它的疏水链节以类似于表面活性剂方式聚集并缔合，大分子线团的有效流体力学体积增大，水介质粘度提高；较大的侧基对聚合物分子主链起到屏蔽作用，减弱盐离子对-COO^-基团的影响；而且较大的侧基还具有一定的空间位阻效应，能增强链的刚性。大量的研究及实验表明该类聚丙烯酰胺的缔合能力和水溶性之间相互矛盾，水溶性好的疏水缔合聚丙烯酰胺往往由于疏水单体的碳链较短或含量较低，缔合效应不明显，耐温抗盐性能差；而含有长链或高含量的疏水单体的聚丙烯酰胺缔合能力很强，耐温抗盐性能好，但水溶性变差，往往需要很长的时间才能完全溶解，失去了工业化应用的价值。此外，受共聚单体碳链长度或官能团选择的影响，以及聚合体系的限制，往往得到的聚合物分子量偏低，这样就使该类聚合物在非缔合条件下粘度急剧下降，几乎失效。所以，如何能在引入疏水基团的同时，不降低分子量，并得到溶解性好的高粘度聚合物，是该类聚合物能否广泛应用于三次采油过程的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成工艺，引入功能单体实际上就是在聚丙烯酰胺分子链上加入疏水基团，而本发明引入的疏水基团是N-芳烷基丙烯酰胺，经大量的实验证明，芳香基团引入烷基链的末端，能使烷基链更易靠近，烷基链的疏水缔合作用稳定，在加入量合适的情况下，可大大提高聚丙烯酰胺的耐温抗盐性能。而且在本发明的新型低温复合引发体系中，疏水基团的加入对聚合反应基本没有影响，不降低聚合物的分子量，这就可以得到较高的表观粘度和分子量的高分子量耐温抗盐型聚丙烯酰胺。通过调整聚合过程中加入表面活性剂的量，可以使产品的溶解速度小于2小时，满足了工业应用的需要。

本发明的产品较其他疏水缔合型聚合物具有分子量高，表观粘度适中，溶解速度快的优点。分子量大于2000万，溶解时间小于2小时。该产品在胜利油田的油藏地质条件下比目前使用的聚丙烯酰胺表现出更好的耐温耐盐性能。采用矿化度19334mg/L的胜利油田污水配制浓度为1500ppm的聚合物水溶液，采用布氏粘度计，在75℃下，剪切速率6转/分，测得其粘度大于20mPa·S，完全满足聚合物驱对溶液粘度及其他各项指标的要求。在三次采油工程中具有良好的应用前景。

本发明的目的是这样实现的：

高分子量耐温抗盐型聚丙烯酰胺是由重量浓度20-30％的丙烯酰胺水溶液，0.5-5％(占丙烯酰胺重量)的功能单体溶液，在新型低温复合引发体系和表面活性剂的存在下，以自由基胶束水溶液聚合方式绝热聚合。然后进行水解、造粒、烘干、粉碎、筛分后制得。产品分子量在2000以上，按GB12005.1-89测定特性粘数[η]，分子量M按公式计算[η]＝3.73×10^-4M^0.66。溶解时间按GB12005.8-89测定小于2小时。

本发明所用丙烯酰胺是浓度为30％左右的水溶液。它在整个反应体系中的浓度一般为20-30％。所述的功能单体由实验室自制，属于N-芳烷基丙烯酰胺，主要包括，N-(正-芳己基)丙烯酰胺、N-(正-芳辛基)丙烯酰胺、N-(正-芳癸基)丙烯酰胺、N-(正-芳十二烷基)丙烯酰胺、N-(正-芳十四烷基)丙烯酰胺。功能单体使用时可加入一种，也可用几种按比例混合加入。

所述功能单体溶液配制方法是在去离子水中加入1-5％(占水的重量)的十二烷基硫酸钠，搅拌均匀后，加入10-30％(占水的重量)的功能单体，继续搅拌至溶液均匀透明，即得到功能单体溶液。