[发明专利]一种丙烯酰胺型聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及丙烯酰胺型聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

在石油钻井过程中，钻遇地层日趋复杂，特殊井、超深井和复杂井数量逐年增加，这对钻井液提出了更高的要求，但传统的线性聚合物钻井液处理剂已不能完全满足钻井的需要。随着以页岩气为代表的非常规油气的开发，对钻井液性能提出了新要求，为了满足井壁稳定和润滑防卡的需要，国外60%～70%的页岩气水平井采用油基钻井液体系，而且就国内近期完成的页岩气水平井看，也绝大多数采用油基钻井液。由于油基钻井液成本高，对环境有污染，因此水基钻井液是最终的选择。

研究表明，当活性页岩暴露于35%CaCl₂的高矿化度水基钻井液时，活性的页岩会发生失水或脱水现象，可见，针对页岩气水平井钻井的需要，探索应用水基CaCl₂/聚合物钻井液，无论从降低成本，还是环境保护的角度讲均十分必要。

由于目前的线性聚合物在高矿化度条件下增粘能力下降，因此目前水基CaCl₂/聚合物钻井液难点是解决配伍的处理剂及钻井液稳定性问题，因此重点是开发适用于水基CaCl₂/聚合物钻井液的支化聚合物处理剂。从三次采油、压裂液稠化剂、水处理剂等方面讲，也存在同样的问题。事实证明。采用超支化的聚合物可以有效地的提高驱油剂的耐温抗盐能力。但采用现有的单体通过可控活性聚合合成超支化聚合物，不仅过程复杂，且很难得到高性能稳定的产物，可见寻找新的合成原料或合成方法很重要。

针对三次采油的需要，CN102775323A公开了一种可聚合单体，该单体具有式（Ι）所示的结构：

其中，n为1-6的整数，m为1-8的整数。但该单体适合用于制备聚合物驱油剂，不适用于钻井液处理剂的制备。

在乳液聚合方面，通过使用合适的表面活性剂，得到的乳液或反相乳液，使得应用体系的产品质量得到质的飞跃，但聚合反应残留的表面活性剂也带来一系列的问题。目前，已经有很多专利文献提出在乳液聚合过程中使用某些可聚合表面活性剂。US4939283阐述了一种由传统非离子表面活性剂与烯丙氧基缩水甘油醚反应得到的可聚合表面活性剂，US5296627阐述了一种乙烯封端的烯丙氧基可聚合表面活性剂，US6649718阐述了一种由长链环氧烷烃和烯丙醇反应得到的可聚合表面活性剂，US7026418阐述了一种含有可聚合双键的环氧烷烃和缩水甘油醚的共聚物作为表面活性剂。这些可聚合表面活性剂主要用于各种单体的乳液聚合，但在实际应用中还存在如下问题：原材料价格较高或得率较低导致产品价格昂贵，难以应用；乳化和分散性能不如传统表面活性剂；有些合成反应使得可聚合部分消失，导致其不具备可聚合特性；某些产品或原料或生产工艺不环保，致使难以推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的丙烯酰胺型聚合物及其制备方法和应用。

根据本发明的一方面，本发明提供一种丙烯酰胺型聚合物，其特征在于，该丙烯酰胺型聚合物含有式（1）所示的结构单元、式（2）所示的结构单元、式（3）所示的结构单元和由非离子单体形成的结构单元，式（1）所示的结构单元、式（2）所示的结构单元、式（3）所示的结构单元和由非离子单体形成的结构单元的摩尔比为（0.05～0.5）：（0.1～0.4）：（0.01～0.2）：（0.1～0.5），

其中，R¹、R²、R₁、R₂、R₃、R₄和R₅各自为H或C₁-C₅直链或支链烷基，n为2-20的整数，Y为键、-O-或R₆为键或C₁-C₈的直链或支链亚烃基，R₇为H、C₁-C₅的直链或支链烷基或-COOM₃，R₈为H、C₁-C₅的直链或支链烷基或-RCOOM₄，R为C₁-C₃的直链或支链亚烷基，M₁-M₄各自独立地为H或碱金属元素。