[发明专利]改性三元共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐三元共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

石油工程和技术的发展，要求最大程度地提高现有油田的采收率。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条件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酰胺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，使溶液粘度损失。此外，在高温下，空气中氧和溶液中存在的溶解氧会引起聚合物主链断裂使溶液粘度显著下降。

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在耐温耐盐性能上较HPAM的确有所提高。如题为“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)采用氧化-还原引发体系进行了AMPS/AM的低温共聚合成，得到共聚物分子量为10⁶-10⁷。题为“部分水解法制备高分子量水溶性(丙烯酰胺/丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)三元共聚物”(朱麟勇，高分子学报，2000，3，315)，采用低温水解反应，由AM和AMPS共聚物合成分子量10⁶的三元共聚物。上述两种方法，无论是共聚法还是共聚后水解法得到的聚合物分子量普遍偏低(＜10⁷)，很难适用于高温高盐油藏。因此，若将AM和AMPS共聚物作为三次采油驱油剂，如何提高共聚物分子量，使其分子量大于10⁷从而进一步提高聚丙烯酰胺的表观粘度，是一个亟需解决的问题。CN101649022A公开了降低超高分子量阴离子型聚丙烯酰胺中的残余单体含量的方法，该发明没有涉及对如何进一步提高AM/AMPS的分子量。因此，当采用AM和AMPS共聚时，在AMPS引入量一定的同时，如何进一步提高AM/AMPS共聚物的分子量，从而提高共聚物的表观粘度是一个亟需解决的问题。此外，在获得高分子量的AM/AMP后，如何保证共聚物在采油过程中具有较强的抗热氧降解性能，是该类聚合物能否应用于三类油藏三次采油的关键。

从热氧降解形成机理来看，聚合过程的残余引发剂、配制过程的溶解氧、配制容器及输送管线等引入的金属离子和现场污水中的硫化物都可能产生活性自由基使HPAM聚合物主链发生连锁断裂，使分子量下降。并且随温度升高，这种自由基降解作用越发加剧，使聚合物溶液粘度在短时间内大量损失，从而失去使用价值。为减弱这种自由基降解作用给溶液粘度带来的负影响，通常在合成或配制过程中添加各种稳定剂。JP74-27660公开了在HPAM胶粒干燥前加入二硫代胺基类的金属盐小分子稳定剂，可以防止产物交联和降解。该发明中，二硫代胺基类的金属盐小分子稳定剂与HPAM之间为物理共混，在实际使用过程中会出现小分子稳定剂和高分子驱油剂间会产生色谱分离效应，造成稳定剂用量大和使用效率低。CN101979416A公开了在碱性条件下，以中低分子量HPAM与二硫化碳反应合成含二硫代胺基官能团的HPAM。该发明中的含二硫代胺基官能团的HPAM作为高分子螯合剂，在重金属危险废弃物稳定化处理中，其主要起到螯合重金属的作用。在驱油聚合物领域，将二硫代胺基官能团作为抗氧基团引入高分子链上，提高高分子量HPAM驱油聚合物的抗氧性能，尚未见相关报道，更没有报导将其应用到部分水解的丙烯酰胺(AM)和耐温耐盐单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚合成的共聚物。

综上，如何制备高分子量和高表观粘度并且在高温条件下具有较强的抗氧性能的含有AM/AMPS共聚物的驱油剂是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服目前制得的聚丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐的表观粘度低且抗氧性能低容易造成高分子链的降解的缺陷，提供一种兼具有高的表观粘度与抗氧性能的聚丙烯酰胺聚合物产品及其制备方法。