[发明专利]一种结构导向型复合引发剂体系和丙烯酰胺聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构导向型复合引发剂体系和丙烯酰胺聚合物及其制备方法和应用。更具体地，本发明涉及一种结构导向型复合引发剂体系、使用该结构导向型复合引发剂体系的丙烯酰胺聚合物的制备方法、由该方法制备的丙烯酰胺聚合物以及所述丙烯酰胺聚合物的应用。

背景技术

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，增黏效果显著，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，黏度保留率高，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。但在高温条件下，聚丙烯酰胺分子的水解和降解严重；在高盐条件下，聚丙烯酰胺容易沉淀析出，溶液保留黏度很低，最终导致驱油效果差，没有明显经济效益。

为了提高聚丙烯酰胺的耐温抗盐性能，国内外进行了大量攻关研究，主要围绕聚合物的链尺度、链尺度分布、构筑单元组成、微观序列结构开展大量研究相关工作，如耐温抗盐单体聚合物、疏水缔合聚合物、两性聚合物、复合型聚合物、梳形聚合物、模板聚合物等。这些类型聚合物各具其特点，在某些性能指标上较传统的聚丙烯酰胺有所提高。聚合物粘弹性驱油机理认为，聚合物溶液之所以能够大幅提高原油采收率，主要是靠粘度提高波及效率和靠弹性提高驱油效率。

从分子拓扑结构角度，长链支化结构的引发不仅可以提高抗聚合物自身抗机械剪切能力，同时还可以增加分子链间链缠结能力，提高分子运动的松弛时间，进而提高溶液粘弹性，有利于提高驱油效率。但从聚合物分子拓扑结构入手的相关研究工作较少，CN102675535A公开一种支化聚丙烯酰胺及其制备方法。该支化聚丙烯酰胺通过在二甲亚砜溶剂中，二乙烯三胺和丙烯酸甲酯发生加成反应，然后加入过量乙二胺，加热反应后除去二甲亚砜和多余的乙二胺，再加入马来酸酐，生成支化功能单体；该支化功能单体与丙烯酰胺单体发生聚合反应，从而制备支化聚丙烯酰胺。CN102321221A公开了一种聚乙烯亚胺为核的星型聚丙烯酰胺类聚合物的制备方法。该方法采用水溶液光聚合方式，利用硫杂蒽酮改性聚乙烯亚胺引发丙烯酰胺等单体共聚合成星型聚丙烯酰胺。上述两种方法得到的聚合物抗机械剪切性能有所增强，但工艺操作相对繁琐，且利用上述两种方法进行丙烯酰胺的聚合很难获得具有更高分子量的丙烯酰胺聚合物，更重要的是，使用现有的引发剂体系进行丙烯酰胺的聚合不能获得具有较高的抗剪切性能和较高的抗老化性能以及在高温下且高矿化度的水中仍然具有高的表观粘度的丙烯酰胺聚合物。

因此，获得更高分子量、更高的抗剪切性能、更高的抗老化性能并在高温下且高矿化度的水中仍然具有高的表观粘度的丙烯酰胺聚合物是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服使用现有的引发体系进行丙烯酰胺的聚合很难获得具有更高的分子量、更高的抗剪切性能、更高的抗老化性能以及在高温下且高矿化度的水中仍然具有高的表观粘度的丙烯酰胺聚合物的不足，提供一种结构导向型复合引发剂体系和丙烯酰胺聚合物及其制备方法以及所述丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。本发明提供的丙烯酰胺聚合物具 有更高的分子量、更高的抗剪切性能、更高的抗老化性能、水溶性好的特点，并且该丙烯酰胺聚合物在高温下、高矿化度的水中具有高的表观粘度。

本发明提供一种结构导向型复合引发剂体系，该结构导向型复合引发剂体系含有氧化还原系引发剂，所述氧化还原系引发剂包括氧化剂和还原剂，其中，所述结构导向型复合引发剂体系还含有引发型单体B，所述引发型单体B为式(1)所示结构的化合物，

其中，R₁和R₂各自独立地为H、C1-C5的烷基或者-R₇NH₂基团，R₇为C1-C5的亚烷基；R₆为C1-C5的亚烷基、C3-C6的亚环烷基或者C6-C10的亚芳基；R₃、R₄和R₅各自独立地为H或C1-C5的烷氧基，且R₃、R₄和R₅中至少两个基团为C1-C5的烷氧基。