[发明专利]一种长支链聚丙烯酰胺共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种长支链丙烯酰胺共聚物及其制备方法，属于水溶性聚合物和三次采油提高采收率研究领域。

背景技术

三次采油已成为我国提高石油采收率的主要措施之一，目前驱油用聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺。它作为一种性能优良的水溶性聚合物驱油剂，在提高石油采收率中得到了广泛应用。但部分水解聚丙烯酰胺的水溶液在应用时也存在一定的缺陷，如高的剪切速度会造成粘度损失；长时间放置或较高温度下放置易降解；在高矿化度下部分水解的聚丙烯酰胺粘度损失严重。这些缺陷影响了聚丙烯酰胺的充分发挥。为此研究耐温抗盐型聚合物是该领域的主要方向，众多学者作了大量的科研工作，主要包括两性聚合物、疏水缔合聚合物、多元组合聚合物、高分子量聚丙烯酰胺。

两性聚合物是在聚合物链上同时引入阳离子和阴离子基团。景峰等用AMPS和甲基丙烯酸二甲胺基乙醋(DMAEM)单体，合成等电荷状态下的两性聚合物，研究了影响聚合物等电荷的因素，考证了该两性聚合物在三次采油中的应用前景。

对于疏水缔合聚合物的研究报道，主要见于单体(如N-烷基不饱和酰胺，烷基酸乙烯酯、不饱和高级烷基酯、烷基乙烯醚等)与丙烯酰胺共聚合得到的疏水缔合聚合物，如N-丙基双丙酮丙烯酰胺与丙烯酰胺二元共聚物、AM/NVP/2-甲基丙烯酰氧双甲胺(DMDA)三元共聚物，但是该类聚合物的驱油机理尚不明确，有待进一步研究。

黄作鑫等合成了AM/NVP/丙烯酸(AA)三元共聚物，Y.M.WU等合成了NVP/衣康酸(IA)/AM/AMPS四元共聚物，研究表明，表明其具有很好的耐温、抗盐性能。

高分子量部分水解聚丙烯酰胺，在较低浓度下就可以实现分子链间的缠绕状态，增粘效果显著，因此是油田三次采油中广泛使用的一类驱油用聚合物。但此类聚合物水溶液作为驱油剂的使用效果，受油藏资源环境的影响非常大。对于低温、低盐的一类和二类油藏，高分子量的聚丙烯酰胺在实际油藏驱油过程中，化学稳定性较好，粘度保留率高，可以持续地降低水油流度比，提高波及体积，减少波及油藏的含油饱和度，从而提高采收率。但针对目前的三类油藏资源，地层温度70～95℃，地层矿化度10000～30000mg/L条件，仍然没有成熟的、商品化的驱油用聚丙烯酰胺类产品。因此，从分子结构设计角度出发，结合驱油机理，设计合成长支链聚丙烯酰胺共聚物，以提高共聚物的耐温抗盐性，对于三类油藏的开采具有重要价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种长支链聚丙烯酰胺共聚物及其制备方法，其中引入有机硅单体作为共聚物长支链，以提高聚丙烯酰胺的耐温抗盐性能。

本发明的长支链聚丙烯酰胺共聚物的产品技术方案是：

一种长支链聚丙烯酰胺共聚物，其结构式如(1)式：

(1)式中：x是丙烯酰胺的聚合度，x＝10万～50万；y是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度，y＝5万～15万；z是有机硅单体的聚合度，z＝1万～5万；为硅氧烷水解生成的长支链，长度为含有10～20硅原子。

本发明长支链聚丙烯酰胺共聚物的制备方法是：有机硅单体、丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N，N-二甲基丙烯酰胺中至少一种单体，在氧化-还原引发体系下进行的乳液共聚合，再经过造粒、烘干、粉碎得到耐温抗盐型长支链聚丙烯酰胺。具体操作中，可以采用如下步骤：

第一步，称取丙烯酰胺、功能单体和有机硅单体配成水溶液，用碱调节pH值为6～12；优选碱为氢氧化钠，或碳酸钠；

所述的功能单体是以下聚合单体中的至少一种：

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N，N-二甲基丙烯酰胺；可以是其中单独一种，也可以是多种的任意比例混合物；

所述的有机硅单体是以下聚合单体中的至少一种：

三乙(甲)氧基乙烯基硅烷、(甲基)丙烯酰氧丙基三乙(甲)氧基硅烷、三乙酰氧基乙烯基硅烷；可以是其中单独一种，也可以是多种任意比例的混合物。

上述丙烯酰胺、功能单体和有机硅单体在水溶液中的总质量浓度为10％～40％，按照质量比，其中功能性单体30％～50％，有机硅单体0.5％～5％，余量为丙烯酰胺。

第二步，加入乳化剂和尿素；

所述的乳化剂为1％的十二烷基硫酸钠水溶液或1％的十二烷基苯磺酸钠水溶液；加入量为单体总质量(丙烯酰胺、功能性单体和有机硅单体总质量)的1％～10％，

所述的尿素为1％的尿素水溶液：加入量为单体总质量的0.1％～1％。