[发明专利]丙烯酰胺类单体和丙烯酰胺共聚物及其制法和应用及驱油剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺类单体及其制法；本发明还涉及一种丙烯酰胺共聚物及其制法；本发明进一步涉及一种驱油剂；本发明更进一步涉及丙烯酰胺共聚物的应用。

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，使溶液粘度损失。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。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）。题为“水溶性AM/AA/AMPS共聚物的高温水解”（朱麟勇，应用化学，2000，17，2）研究发现，在90℃的高温条件下，受临近丙烯酸（AA）单元的分子内催化作用，AMPS单元水解也发生水解反应，尽管随着水解反应，共聚物中丙烯酸结构单元比例增加，提高了其温敏性和盐敏性能，但由于AMPS在高温下易发生水解，因此限制了这类聚合物在水解温度以上的高温高盐条件下的应用。因此，如何进一步提高丙烯酰胺共聚物的耐温抗盐仍是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的聚合物驱油剂耐温抗盐性能较差的缺陷，提供一种与丙烯酰胺共聚后得到的丙烯酰胺共聚物的耐温抗盐性能好的丙烯酰胺类单体及其制备方法、丙烯酰胺共聚物及其制法和应用，以及驱油剂。

本发明的第一方面提供了一种丙烯酰胺类单体，其中，该单体的结构如式（I）所示：

式(I)。

本发明的第二方面提供了一种丙烯酰胺类单体的制法，该制法包括在-5℃至15℃下，使3-甲基-2-丁烯、磺化剂与丙烯腈接触1-4小时，得到式（I）所示的丙烯酰胺类单体，

式（I）。

本发明的第三方面提供了一种丙烯酰胺共聚物，该丙烯酰胺共聚物含有丙烯酰胺结构单元和结构单元A，其中，所述结构单元A为式（Ⅱ）所示的结构单元，所述丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万以上，

式（Ⅱ），

M₁为钠或钾。

本发明的第四方面提供了一种丙烯酰胺共聚物的制法，该制法包括在溶液聚合反应条件下、在引发剂存在下，使单体混合物进行聚合反应，得丙烯酰胺共聚物；所述单体混合物含有丙烯酰胺和单体C，所述单体C为具有式（Ⅴ）所示结构的单体，

式（Ⅴ），

式（Ⅴ）中，M₁为钠或钾；

所述溶液聚合反应的条件使得聚合反应后所得丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万以上。

本发明的第五方面提供了一种驱油剂，其中，该驱油剂为采用以下方法制备得到：

（1）在-5℃至15℃下，使3-甲基-2-丁烯、磺化剂与丙烯腈接触2-4小时，得到结构如式（I）所示的单体：

式（I）

（2）配制丙烯酰胺和步骤（1）得到的式（I）所示的单体的水溶液，用无机碱性化合物调节pH至4-12，得到含丙烯酰胺和单体C的单体混合物水溶液，所述单体具有式（Ⅴ）所示结构，

式（Ⅴ），

式（Ⅴ）中，M₁为钠或钾；

（3）在溶液聚合反应条件下，在引发剂存在下，使步骤（2）得到的含丙烯酰胺和单体C的单体混合物进行聚合反应，得丙烯酰胺共聚物，所述溶液聚合反应的条件使得所得丙烯酰胺共聚物的粘均分子量为3000万以上。

本发明第六方面提供了本发明提供的上述丙烯酰胺共聚物作为驱油剂的应用。