一種用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開一種用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，屬于高分子技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國石油消費(fèi)量高速增長，一躍成為世界第三大石油消費(fèi)國，并且石油進(jìn)口依存 度迅速上升，2009年已超過50%。石油作為一種不可再生能源，其地下蘊(yùn)藏量十分有限。在目 前的水驅(qū)條件下，石油的采收率僅為35%~45%，也就是說，水驅(qū)結(jié)束后尚有大部分原油殘 留在地下。如何最大限度地采出地下剩余的原油，已成為石油工業(yè)的一個重要的任務(wù)。"發(fā) 展西部、穩(wěn)定東部"是我國石油工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，提高東部油田高含水后期的地下原油采收 率是我國石油工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略中穩(wěn)定東部的一個重要組成部分。因此，提高采收率技術(shù)的 發(fā)展和應(yīng)用，對于實(shí)施我國石油工業(yè)的戰(zhàn)略具有十分重要的實(shí)際意義。目前我國多數(shù)油田 已進(jìn)入二次采油后期，綜合采油率只有30%，因而通過技術(shù)手段對油田進(jìn)行三次采油成為油 田穩(wěn)產(chǎn)的主要措施之一。作為我國三次采油主力的大慶油田和勝利油田三次采油產(chǎn)油量逐 年上升，2009年已分別占其當(dāng)年原油產(chǎn)量的25%和12.4%。在石油開采中，聚丙烯酰胺主要用 于鉆井泥漿材料以及提高采油率等方面，廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、固井、壓裂、強(qiáng)化采油等油 田開采作業(yè)中，具有增粘、降濾失、流變調(diào)節(jié)、膠凝、分流、剖面調(diào)整等功能。目前我國油田開 采已經(jīng)步入中后期，為提高原油采收率，目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通 過注入聚丙烯酰胺水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。
[0003] CN103739758A公開一種油田用聚丙烯酰胺的制備方法，取質(zhì)量濃度為23~30%的 丙烯酰胺水溶液，加入助溶劑攪拌混合均勻，加入酸調(diào)節(jié)PH值為6~7，降溫至2~5°C，通入 氮?dú)怛?qū)除體系中的氧氣，當(dāng)體系含氧量小于0.001%時，依次加入偶氮引發(fā)劑、絡(luò)合劑、高效 鏈轉(zhuǎn)移劑、還原劑、氧化劑，體系反應(yīng)后密閉封口，80°C水浴保溫1~2h，取出膠體絞碎后加 入無機(jī)堿，在70~90°C下水解1~2h，最后膠體經(jīng)烘干、粉碎制得油田用高分高粘聚丙烯酰 胺。CN104448121A公開了一種聚丙烯酰胺及其制備方法，該方法包括：（1)配制丙烯酰胺和 耐溫抗鹽單體水溶液，用無機(jī)堿性化合物調(diào)節(jié)pH至5-10;(2)向丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體水 溶液中加入分子量調(diào)節(jié)劑；（3)在水溶液聚合條件下，在惰性氣體保護(hù)下，將引發(fā)體系與丙 烯酰胺和耐溫抗鹽單體水溶液接觸，得到聚合物凝膠。（4)將聚合物凝膠進(jìn)行一次造粒、水 解、二次造粒、干燥、粉碎和篩分。但是上述的聚丙烯酰胺在高礦化度的回注水中的增黏效 果不佳，影響了其效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是:解決超高分子量的聚丙烯酰胺在高含鹽的回注水中增黏效果不 好的問題，通過對聚丙烯酰胺進(jìn)行改性，使其應(yīng)用油田聚合物驅(qū)采油回注水時可以提高采 油效率。
[0005] 技術(shù)方案如下： 一種用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，將陽離子單體5~10份、丙烯酰胺120~200份、三羥甲基甲胺5~10 份、表面活性劑5~10份和水1000~4000份混合均勻，再向混合溶液中通入氮?dú)猓ǚ乐寡?化)； 第2步、在第1步得到的混合物中加入引發(fā)劑0.5~1份，升溫至50~70°C，保持反應(yīng)10~ 20分鐘，以5°C/min的速率降溫至5~10°C; 第3步、在第2步得到的混合物中加入丙烯酸羥乙酯10~15份、二甲基氯硅烷5~10份， 再調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH至9~10,升溫至60~80°C，保持反應(yīng)，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取出， 經(jīng)切割、干燥、造粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0006] 所述的第1步中，通入氮?dú)獾臅r間為10~60分鐘。
[0007] 所述的第1步中，陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲 基氨基乙酯或二甲基二烯丙基氯化銨。
[0008] 所述的第1步中，表面活性劑是指十六烷基苯磺酸鈉。
[0009] 所述的第2步中，引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或者偶氮二異丁基脒鹽酸鹽。
[0010] 所述的第3步中，反應(yīng)時間為2~4小時。
[0011]有益效果 本發(fā)明通過調(diào)節(jié)改性的聚丙烯酰胺在聚合時的單體反應(yīng)順序，先由陽離子單體與丙烯 酰胺發(fā)生部分聚合，再由丙烯酸羥乙酯和二甲基氯硅烷繼續(xù)進(jìn)行聚合反應(yīng)，可以使制備得 到的改性聚丙酰胺具有對高離子濃度的溶液中增黏度的效果。
【具體實(shí)施方式】 [0012] 實(shí)施例1 第1步、將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨5g、丙烯酰胺120g、三羥甲基甲胺5g、十六烷 基苯磺酸鈉5g和水1000 g混合均勾，再向混合溶液中通入氮?dú)?，通入氮?dú)獾臅r間為10分鐘； 第2步、在第1步得到的混合物中加入引發(fā)劑過硫酸銨0.5g，升溫至50°C，保持反應(yīng)10分 鐘，以5°C/min的速率降溫至5°C; 第3步、在第2步得到的混合物中加入丙烯酸羥乙酯10g、二甲基氯硅烷5g，再調(diào)節(jié)反應(yīng) 體系的pH至9~10,升溫至60°C，保持反應(yīng)，反應(yīng)時間為2小時，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取 出，經(jīng)切割、干燥、造粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0013] 實(shí)施例2 第1步、將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨l〇g、丙烯酰胺200g、三羥甲基甲胺10g、十六 烷基苯磺酸鈉 IOg和水4000g混合均勾，再向混合溶液中通入氮?dú)猓ㄈ氲獨(dú)獾臅r間為60分 鐘； 第2步、在第1步得到的混合物中加入引發(fā)劑過硫酸銨lg，升溫至70°C，保持反應(yīng)20分 鐘，以5°C/min的速率降溫至10°C; 第3步、在第2步得到的混合物中加入丙烯酸羥乙酯15g、二甲基氯硅烷10g，再調(diào)節(jié)反應(yīng) 體系的pH至9~10,升溫至80°C，保持反應(yīng)，反應(yīng)時間為4小時，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取 出，經(jīng)切割、干燥、造粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0014] 實(shí)施例3 第1步、將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨7g、丙烯酰胺150g、三羥甲基甲胺8g、十六烷 基苯磺酸鈉8g和水2000g混合均勻，再向混合溶液中通入氮?dú)猓ㄈ氲獨(dú)獾臅r間為30分鐘； 第2步、在第1步得到的混合物中加入引發(fā)劑過硫酸銨0.7g，升溫至60°C，保持反應(yīng)15分 鐘，以5°C/min的速率降溫至6°C; 第3步、在第2步得到的混合物中加入丙烯酸羥乙酯12g、二甲基氯硅烷7g，再調(diào)節(jié)反應(yīng) 體系的pH至9~10,升溫至70°C，保持反應(yīng)，反應(yīng)時間為3小時，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取 出，經(jīng)切割、干燥、造粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0015] 對照例1 與實(shí)施例3的區(qū)別在于:第3步中的丙烯酸羥乙酯和二甲基氯硅烷在第1步中加入，進(jìn)行 同時反應(yīng)。
[0016] 將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨7g、丙烯酰胺150g、三羥甲基甲胺8g、十六烷基 苯磺酸鈉 Sg、丙烯酸羥乙酯12g、二甲基氯硅烷7g和水2000g混合均勻，再向混合溶液中通入 氮?dú)猓ㄈ氲獨(dú)獾臅r間為30分鐘，再加入引發(fā)劑過硫酸銨0.7g，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH至9~10， 升溫至70°C，保持反應(yīng)，反應(yīng)時間為3小時，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取出，經(jīng)切割、干燥、造 粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0017] 對照例2 與實(shí)施例3的區(qū)別在于:第3步中未加入二甲基氯硅烷。
[0018] 第1步、將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨7g、丙烯酰胺150g、三羥甲基甲胺8g、十 六烷基苯磺酸鈉8g和水2000g混合均勻，再向混合溶液中通入氮?dú)?，通入氮?dú)獾臅r間為30分 鐘； 第2步、在第1步得到的混合物中加入引發(fā)劑過硫酸銨0.7g，升溫至60°C，保持反應(yīng)15分 鐘，以5°C/min的速率降溫至6°C; 第3步、在第2步得到的混合物中加入丙烯酸羥乙酯12g，再調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH至9~10， 升溫至70°C，保持反應(yīng)，反應(yīng)時間為3小時，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取出，經(jīng)切割、干燥、造 粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0019] 將實(shí)施例中的驅(qū)油劑樣品溶于礦化度為33000mg//L的鹽水中，配成濃度為1500mg/ L的清澈透明黏稠液體，在25°C測試溶液表觀黏度，數(shù)據(jù)如表1所示。
[0020] 在1500mg/L濃度下，將實(shí)施例3、對照例1和2得到的驅(qū)油劑樣品進(jìn)行表觀黏度 (mPa. S)性能對比，數(shù)據(jù)如表2所示。在25~85°C溫度范圍內(nèi)，實(shí)施例3樣品表觀黏度始終高 于對照樣本聚丙烯酰胺，說明根據(jù)本專利方法合成的聚丙烯酰胺具有較好的黏度保留率。
[0021]實(shí)施例3與對照例1相比，由于對照例1中的單體丙烯酸羥乙酯和二甲基氯硅烷是 在第1步中同時加入的，使得聚合物的結(jié)構(gòu)中不能使二甲基氯硅烷在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)在聚合結(jié) 構(gòu)的尾端位置，使其不能發(fā)揮提高黏度的效果。對照例2中，由于未加入二甲基氯硅烷，也導(dǎo) 致了黏度的下降。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，將陽離子單體5~10份、丙烯酰胺120~200份、三羥甲基甲胺5~10 份、表面活性劑5~10份和水1000~4000份混合均勻，再向混合溶液中通入氮?dú)猓? 第2步、在第1步得到的混合物中加入引發(fā)劑0.5~1份，升溫至50~70°C，保持反應(yīng)10~ 20分鐘，以5°C/min的速率降溫至5~10°C; 第3步、在第2步得到的混合物中加入丙烯酸羥乙酯10~15份、二甲基氯硅烷5~10份， 再調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH至9~10,升溫至60~80°C，保持反應(yīng)，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取出， 經(jīng)切割、干燥、造粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所 述的第1步中，通入氮?dú)獾臅r間為10~60分鐘。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所 述的第1步中，陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲基氨基乙 酯或二甲基二烯丙基氯化銨。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所 述的第1步中，表面活性劑是指十六烷基苯磺酸鈉。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所 述的第2步中，引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或者偶氮二異丁基脒鹽酸鹽。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所 述的第3步中，反應(yīng)時間為2~4小時。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于聚合物驅(qū)采油的聚丙烯酰胺的制備方法，屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域。步驟：將陽離子單體、丙烯酰胺、三羥甲基甲胺、表面活性劑和水混合均勻，再向混合溶液中通入氮?dú)?；加入引發(fā)劑，升溫，保持反應(yīng)，降溫，在混合物中加入丙烯酸羥乙酯、二甲基氯硅烷，再調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH，升溫，保持反應(yīng)，結(jié)束后將所得的膠狀產(chǎn)物取出，經(jīng)切割、干燥、造粒、篩分，獲得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)改性的聚丙烯酰胺在聚合時的單體反應(yīng)順序，先由陽離子單體與丙烯酰胺發(fā)生部分聚合，再由丙烯酸羥乙酯和二甲基氯硅烷繼續(xù)進(jìn)行聚合反應(yīng)，可以使制備得到的改性聚丙酰胺具有對高離子濃度的溶液中增黏度的效果。
【IPC分類】C08F220/56, C09K8/588, C08F220/34, C08F220/28
【公開號】CN105542073
【申請?zhí)枴緾N201610127156
【發(fā)明人】孟紅琳
【申請人】孟紅琳
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年3月8日