一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法
【專利摘要】一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，包括以下步驟：將丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉、丙烯酸鈉、助溶劑、去離子水混合至全溶解均勻后，用堿調(diào)pH值，得到均聚溶液；將均聚溶液冷卻后泵入聚合釜中，加入偶氮二異戊腈，通入氮氣后，先加入鏈增長劑，然后依次加入分別由絡(luò)合劑、氧化劑、還原劑、輔助還原劑配制成的溶液，全部加入后繼續(xù)通入氮氣后停止，聚合反再保溫、老化反應(yīng)，得到聚丙烯酰胺膠塊；取出膠塊，對其進行切割、造粒、干燥、粉碎、篩分，得到高水解度聚丙烯酰胺。由本發(fā)明獲得的聚丙烯酰胺，具有產(chǎn)品生產(chǎn)能耗低、質(zhì)量穩(wěn)定，粘度高，耐溫抗鹽、在高溫高礦化度的環(huán)境下，粘度降解慢，并且溶解速度快、溶解性好等特點。
【專利說明】一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，屬水溶性高分子合成領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯酰胺在許多領(lǐng)域都有著廣泛的使用，尤其在油田開采領(lǐng)域需求量大。隨著油田開采的發(fā)展，大部分油田均進入了三次采油階段。在三采階段應(yīng)用的聚丙烯酰胺特性要求:高粘度、在高溫、高礦化度下粘度降解率低，能長時間在高溫、高礦化度的底層條件下保持高粘度的特性。目前市場上存在的油田用耐溫抗鹽型聚丙烯酰胺大部分通過改聚合工藝為后水解聚合藝，及增加水解機來進行二次水解來提高其分子量，使達到3000萬以上的分子量以確保在高溫高鹽的地質(zhì)條件下其隨著分子量的降解，依然能保持一定的粘度。另外有部分產(chǎn)品在后水解工藝過程中添加5%左右的攜帶磺酸基團的耐溫抗鹽單元進行聚合，因磺酸基團對聚合反應(yīng)有阻礙作用，經(jīng)過二次水解過程，其分子量依然不是太高，大部分在1800萬到2500萬之間。并因進行二次水解，其溶解性較差、溶解時間較長，較難滿足油田使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，由該方法制備的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，粘度高，耐溫抗鹽、在高溫高礦化度的環(huán)境下，粘度降解慢，并且溶解速度快、溶解性好，解決了目前市場上油田用耐溫抗鹽型聚丙烯酰胺使用過程中的難點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法包括以下步驟:
(1)、按重量百分比將丙烯酰胺14-16%、2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉13-15%、丙烯酸鈉0.55-1.45%、助溶劑0.15-0.3%、去離子水35-70%充分混合攪拌至全溶解均勻后，用堿將PH值調(diào)整至6.5-7.5，得到透明或半透明的均聚溶液；
(2)、將均聚溶液循環(huán)冷卻至1-3°C后泵入聚合釜中，加入與均聚溶液質(zhì)量比為300-400ppm的偶氮二異戍腈,通入高純氮氣30min后,先加入鏈增長劑溶液,然后依次加入分別由絡(luò)合劑、氧化劑、還原劑、輔助還原劑配制成的濃度為5%的溶液，鏈增長劑、絡(luò)合劑、氧化劑、還原劑、輔助還原劑與均聚溶液的質(zhì)量比分別為700?800ppm、50?65ppm、25?28ppm、25?28ppm、5?6ppm,在各溶液加入過程中保持通入高純氮氣,每兩種溶液加入間隔為10分鐘，全部加入后繼續(xù)通入高純氮氣5min后停止，聚合溫度控制在3?5°C下，聚合反應(yīng)2?4小時后，再保溫80?90°C，老化反應(yīng)4?6小時，得到透明有彈性的聚丙烯酰胺月父塊；
(3)、取出膠塊，對其進行切割、造粒、干燥、粉碎、篩分，得到高水解度聚丙烯酰胺。
[0005]在上述方案中，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉、丙烯酸鈉重量比均為折干后的重量比。
[0006]在上述方案步驟(I)中，丙烯酸鈉以溶液的形式存在，丙烯酸鈉溶液的配制條件為:(1)、取丙烯酸與氫氧化鈉，丙烯酸與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1.8:1 ;(2)、10°C -30°c下，將氫氧化鈉配制成30%的氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶液緩慢加入到丙烯酸中。
[0007]在上述方案步驟(I)中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉以溶液的形式存在，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉溶液的配制條件為:(1)、取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與氫氧化鈉，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與氫氧化鈉的質(zhì)量比為5.7:1 ;(2)、10°C _30°C下，將氫氧化鈉配制成30%的氫氧化鈉溶液，將2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸緩慢加入到氫氧化鈉溶液中。
[0008]在上述方案中，助溶劑為硫脲或二甲基酰胺或水楊酸鈉。
[0009]在上述方案中，鏈增長劑溶液是由質(zhì)量比為2.8?2.9:2.0?2.1:7:2.0?
2.3:1:45.5?45.8的偶氮二異庚腈、三甲氨基丙睛、4，4’ -偶氮雙(氰基戊酸)、丙酮、氫氧化鈉和純水配制而成的均相溶液。
[0010]在上述方案中，絡(luò)合劑為二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽或葡萄糖酸鈉或乙二胺四乙酸鹽，還原劑為亞硫酸鈉，氧化劑為過硫酸鈉，輔助還原劑為硫酸亞鐵。
[0011]在上述方案中，調(diào)pH值的堿選用氫氧化鈉或碳酸鈉。
[0012]本發(fā)明采用三元共聚合制備耐溫抗鹽聚丙烯酰胺工藝的特點是:
(O由于丙烯酰胺、丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉單體在配料時一起加入，調(diào)節(jié)溶液PH值至6.5-7.5，在此介質(zhì)中丙烯酰胺幾乎不發(fā)生水解反應(yīng)，因此，較容易準(zhǔn)確制得溶解性能優(yōu)異的較低水解度聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
[0013](2)工藝簡便，因可與正常前水解工藝共線生產(chǎn)，設(shè)備投資和生產(chǎn)成本低，解決了后水解設(shè)備投資大、能耗高的確點，且產(chǎn)品的水解度準(zhǔn)確均勻。
[0014](3)氧化還原引發(fā)體系可在低溫下引發(fā)聚合，結(jié)合自主研發(fā)的鏈增長劑，可使反應(yīng)過程平穩(wěn)，所獲得聚丙烯酰胺具有以下特性:分子量分布窄，分子量1800?2300萬，30天粘度保留率> 85%，過濾比< 1.2，篩網(wǎng)系數(shù)> 25，水部溶物< 0.1%，水解度< 25% ;與現(xiàn)有普通型高分子量聚丙烯酰胺相比，具有抗溫抗鹽性好、粘度保留率高、粘度保留時間長的特性，有著出色的溶解性和速溶性。

【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合幾個制備油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺的實施例進一步說明本發(fā)明。
[0016]實施例1:
(I)在13m3體積的配料罐中配出體積為11 m3的溶液，其中含丙烯酰胺質(zhì)量1.63T、含丙烯酸鈉質(zhì)量155kg的pH值為6.5 (濃度為38?40%)的溶液、硫脲16kg、含2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉質(zhì)量1.5T的pH值為6.5的溶液(濃度為38?40%)，用去離子水補水至Ilm3，將上述原料充分混合、機械攪拌至溶液澄清，用碳酸鈉將pH值調(diào)整至7.1，得到無固體不溶物均聚溶液；按照質(zhì)量比，偶氮二異庚腈:三甲氨基丙睛:4，4’ -偶氮雙(氰基戊酸):丙酮:氫氧化鈉:純水=2.8:2.1:7:2.2:2:45.7配置100kg、pH值為7.5的鏈增長劑溶液。
[0017](2)將所獲均聚液循環(huán)冷卻至1-1.5°C后，泵入聚合釜中，加入3.75kg的偶氮二異戊腈，通入高純氮氣30min后，先均勻加入8.25kg配置好的鏈增長劑溶液，然后依次加入濃度均為5%以下各溶液:乙二胺四乙酸鹽溶液，乙二胺四乙酸鹽含量0.605kg，過硫酸鉀溶液，過硫酸鉀含量0.28kg，亞硫酸鈉溶液，亞硫酸鈉含量0.28kg，硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵含量0.065kg,以上每兩種溶液加入間隔為10分鐘，加入過程中保持通入氮氣，全部加入后繼續(xù)通入高純氮氣5min后停止充氮，在4°C下，引發(fā)聚合，反應(yīng)2.8h，在80°C下，再保溫老化反應(yīng)7h，得到透明有彈性的膠塊。
[0018](3)取出膠塊，切割、造粒，干燥、粉碎、篩分，得到:20?80目，分子量2460萬，固含量90.8%，水解度23.5%，溶解速度60?80min，75°C、2萬礦化度下表觀粘度24.6mpa.s,避光靜置30天后粘度保留率為89%，過濾比< 1.2的白色粉末狀耐溫抗鹽型聚丙烯酸鈉。
[0019]實施例2:
(I)在13m3體積的配料罐中配出體積為11 m3的溶液，其中含丙烯酰胺質(zhì)量1.57T、含丙烯酸鈉質(zhì)量60kg的pH值為6.5的溶液、二甲基酰胺16kg、含2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉質(zhì)量1.66T的pH值為6.5的溶液，用去離子水補水至Ilm3，將上述原料充分混合、機械攪拌至溶液澄清，用氫氧化鈉將PH值調(diào)整至7.1，得到無固體不溶物均聚溶液；按照質(zhì)量t匕，偶氮二異庚腈:三甲氨基丙睛:4，4’ -偶氮雙(氰基戊酸):丙酮:氫氧化鈉:純水=2.9:2.1:7:2.2:1:45.7配置100kg、pH值為7.5的鏈增長劑溶液。
[0020](2)將所獲均聚液循環(huán)冷卻至1-1.5°C后，泵入聚合釜中，加入4kg的偶氮二異戊腈,通入高純氮氣30min后,先均勻加入8.8kg配置好的鏈增長劑,然后依次加入濃度均為5%以下各溶液:葡萄糖酸鈉，葡萄糖酸鈉含量0.55kg，過硫酸鈉溶液，過硫酸鈉含量0.3kg，亞硫酸鈉溶液，亞硫酸鈉含量0.3kg，硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵含量0.065kg,以上每兩種溶液加入間隔為10分鐘，加入過程中保持通入氮氣，全部加入后繼續(xù)通入高純氮氣5min后停止充氮，在3.6°C下，引發(fā)聚合，反應(yīng)3h，在80°C下，再保溫老化反應(yīng)7h，得到透明有彈性的膠塊。
[0021](3)取出膠塊，切割、造粒，干燥、粉碎、篩分，得到:20?80目，分子量2710萬，固含量90.6%，水解度24.9%，溶解速度60?80min，75°C、2萬礦化度下表觀粘度27.2mpa.s,避光靜置30天后粘度保留率為88.7%，過濾比< 1.2的白色粉末狀耐溫抗鹽型聚丙烯酸鈉。
[0022]實施例3:
(I)在13m3體積的配料罐中配出體積為11 m3的溶液，其中含丙烯酰胺質(zhì)量1.73T、含丙烯酸鈉質(zhì)量60kg的pH值為6.5的溶液、水楊酸鈉16kg、含2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉質(zhì)量1.49T的pH值為6.5的溶液，用去離子水補水至Ilm3，將上述原料充分混合、機械攪拌至溶液澄清，用碳酸鈉將PH值調(diào)整至7.1，得到無固體不溶物均聚溶液；按照質(zhì)量t匕，偶氮二異庚腈:三甲氨基丙睛:4，4’ -偶氮雙(氰基戊酸):丙酮:氫氧化鈉:純水=2.9:2.1:7:2.3:1:45.6配置100kg、pH值為7.5的鏈增長劑溶液。
[0023](2)將所獲均聚液循環(huán)冷卻至1-1.5°C后，泵入聚合釜中，加入4.2kg的偶氮二異戊腈，通入高純氮氣30min后，先均勻加入7.7kg配置好的鏈增長劑溶液，然后依次加入濃度均為5%以下各溶液:二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽，二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽含量0.605kg,過硫酸鉀溶液，過硫酸鉀含量0.305kg,亞硫酸鈉溶液，亞硫酸鈉含量0.305kg，硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵含量0.065kg,以上每兩種溶液加入間隔為10分鐘，加入過程中保持通入氮氣，全部加入后繼續(xù)通入高純氮氣5min后停止充氮，在4.1°C下，引發(fā)聚合，反應(yīng)2.6h，在80°C下，再保溫老化反應(yīng)7h，得到透明有彈性的膠塊。
[0024](3)取出膠塊，切割、造粒，干燥、粉碎、篩分，得到:20?80目，分子量2200萬，固含量89.8%,水解度21.1%,溶解速度60?80min，75°C、2萬礦化度下表觀粘度24.4mpa.s,避光靜置30天后粘度保留率為89.7%，過濾比< 1.2的白色粉末狀耐溫抗鹽型聚丙烯酸鈉。
【權(quán)利要求】
1.一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、按重量百分比將丙烯酰胺14-16%、2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉13-15%、丙烯酸鈉0.55-1.45%、助溶劑0.15-0.3%、去離子水35-70%充分混合攪拌至全溶解均勻后，用堿將pH值調(diào)整至6.5-7.5，得到透明或半透明的均聚溶液； (2)、將均聚溶液循環(huán)冷卻至1-3°C后泵入聚合釜中，加入與均聚溶液質(zhì)量比為300-400ppm的偶氮二異戍腈,通入高純氮氣30min后,先加入鏈增長劑溶液,然后依次加入分別由絡(luò)合劑、氧化劑、還原劑、輔助還原劑配制成的濃度為5%的溶液，鏈增長劑、絡(luò)合劑、氧化劑、還原劑、輔助還原劑與均聚溶液的質(zhì)量比分別為700?800ppm、50?65ppm、25?28ppm、25?28ppm、5?6ppm,在各溶液加入過程中保持通入高純氮氣，每兩種溶液加入間隔為10分鐘，全部加入后繼續(xù)通入高純氮氣5min后停止，聚合溫度控制在3?5°C下，聚合反應(yīng)2?4小時后，再保溫80?90°C，老化反應(yīng)4?6小時，得到透明有彈性的聚丙烯酰胺月父塊； (3)、取出膠塊，對其進行切割、造粒、干燥、粉碎、篩分，得到高水解度聚丙烯酰胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于:丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉、丙烯酸鈉重量比均為折干后的重量比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于，步驟(1)中，丙烯酸鈉以溶液的形式存在，丙烯酸鈉溶液的配制條件為:(1)、取丙烯酸與氫氧化鈉，丙烯酸與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1.8:1 ;(2)、10°C -30°C下，將氫氧化鈉配制成30%的氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶液緩慢加入到丙烯酸中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于，步驟(1)中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉以溶液的形式存在，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉溶液的配制條件為:(1)、取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與氫氧化鈉，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與氫氧化鈉的質(zhì)量比為5.7:1 ;(2)、10°C _30°C下，將氫氧化鈉配制成30%的氫氧化鈉溶液，將2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸緩慢加入到氫氧化鈉溶液中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于，助溶劑為硫脲或二甲基酰胺或水楊酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于:鏈增長劑溶液是由質(zhì)量比為2.8?2.9:2.0?2.1:7:2.0?2.3:1:45.5?45.8的偶氮二異庚腈、三甲氨基丙睛、4，4’ -偶氮雙(氰基戊酸)、丙酮、氫氧化鈉和純水配制而成的均相溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于:絡(luò)合劑為二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽或葡萄糖酸鈉或乙二胺四乙酸鹽，還原劑為亞硫酸鈉，氧化劑為過硫酸鈉，輔助還原劑為硫酸亞鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油田用耐溫抗鹽聚丙烯酰胺制備方法，其特征在于:調(diào)pH值的堿選用氫氧化鈉或碳酸鈉。
【文檔編號】C09K8/588GK104448135SQ201410845384
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】王林, 陸海, 段百軍, 徐強, 趙鵬, 肖洋洋, 李夢旋, 楊金輝 申請人:安徽巨成精細(xì)化工有限公司