[发明专利]一种乙烯类单体和聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种乙烯类单体和聚合物及其制备方法和应用。该乙烯类单体具有式(1)所示结构：n为1或2，R₁和R₂各自独立地为H或C1‑C20的链烷烃基。该乙烯类单体的制备方法包括：当R₁和R₂均为H时，将乙炔与a‑氨基内酰胺和/或a‑氨基内酰胺的盐进行加成反应；当R₁和R₂不均为H时，将a‑氨基内酰胺和/或a‑氨基内酰胺的盐与乙炔进行加成反应后与C1‑C20的烷基化试剂进行烷基化反应，或者将a‑氨基内酰胺和/或a‑氨基内酰胺的盐与C1‑C20的烷基化试剂进行烷基化反应后与乙炔进行加成反应。本发明提供的聚合物具有更好的耐温抗盐性能。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体地，涉及一种乙烯类单体和聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

丙烯酰胺类聚合物(PAM)是一种多用途的水溶性高分子，适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业，在工业中有着广泛的应用。在油田开采中，丙烯酰胺共聚物作为采油助剂在三次采油中有着优异的表现，为我国油田稳产、增产发挥了重要作用。

现阶段，我国石油工业面临着高温高盐油藏的开采问题，基于目前严峻的能源环境，如何开采苛刻地质环境下的油藏，已经成为石油工业的巨大挑战。制备高分子量并具有耐温抗盐性的丙烯酰胺共聚物型采油助剂是目前应对该挑战的主要方法。

丙烯酰胺共聚物的分子量和结构对聚合物溶液的粘度有着显著的影响。同时，单体结构对丙烯酰胺共聚物的热稳定性、耐水解性也有着非常显著的影响，通过加入更加稳定的苯环基团、磺酸基团等结构的丙烯酰胺共聚物具有更好的耐温抗盐性，例如AMPS与丙烯酰胺共聚物在耐盐性、抗剪切性以及提高采收率上都要明显优于普通的丙烯酰胺共聚物。

为了满足目前的耐温抗盐的要求，科技工作人员合成了诸多新型功能单体，如耐温抗盐单体、两性离子单体和疏水单体等，再将这些新型功能单体与丙烯酰胺共聚，通过提高功能单体的比例来提高溶液粘度。但是这些功能单体的纯度、溶解性能以及空间位阻效应会使多元聚合体系变得更加复杂，导致了产物分子量难以提高，并且限制了丙烯酰胺共聚物结构的改善，从而限制了共聚物综合性能的提高。因此要解决三次采油问题，在使用功能单体以增加支链的同时，需要克服产物耐温抗盐性能难以提高的技术缺陷，以获得耐温抗盐性能较好的产物，从而提高共聚物的综合性能。

发明内容

为了克服现有的丙烯酰胺共聚物的耐温抗盐性能难以提高的技术缺陷，本发明提供了一种新的乙烯类单体和聚合物及其制备方法和应用。

通常来说，使用疏水单体与丙烯酰胺共聚形成疏水缔合聚合物可以从分子结构上改变聚合物的性能，从而达到增加聚合物黏度的目的。疏水缔合聚合物是在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，其溶液具有独特的性能，在水溶液中，此类聚合物的疏水基团由于疏水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合；当聚合物浓度高于某一临界浓度(CAC)后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构—动态物理交联网络，流体力学体积增加，溶液粘度大幅度升高，小分子电解质的加入和温度的升高均可增加溶剂的极性，使疏水缔合作用增强。

但是，本发明的发明人在研究中发现，疏水缔合聚合物的高温稳定性和耐盐稳定性均较差，疏水缔合聚合物链上的丙烯酰胺易水解。

本发明的发明人在研究中出乎意料地发现：将含有乙烯基双键的内酰胺环状结构单体(乙烯类单体)与丙烯酰胺聚合得到的聚合物具有较好耐温抗盐性能，分析原因可能是由于：所述乙烯类单体中酰胺基被环状结构保护，不仅抑制了结构单元的降解，而且抑制了链上丙烯酰胺的水解和主链的降解，保证了整个分子链的稳定性，使得聚合物具有较好的耐温抗盐性能。另外，优选情况下，所述乙烯类单体中疏水烷基的存在增强了疏水缔合作用，进而能够增强聚合物的粘性，使得到的聚合物具有更优异的驱油性能。