[发明专利]多元共聚物及其制备方法和改性三元共聚物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐二元共聚物及其制备方法；丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐三元共聚物及其制备方法；改性丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐三元共聚物及其制备方法和改性丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐三元共聚物的应用。

背景技术

石油工程和技术的发展，要求最大程度地提高现有油田的采收率。作为主要的聚合物驱油剂，部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在常规油藏三次采油(EOB)技术中，已经得到大规模推广和应用，为油田稳产和增产发挥了重要作用。随着常规油藏储量的减少，高温高盐油藏使得HPAM的应用面临着诸多难题，主要体现在开采高温高盐油藏时的高温、高盐和溶液中溶解氧产生的复合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低，导致HPAM驱油效果不显著。研究表明，当温度高于70℃，HPAM的酰氨基水解反应生成羧基显著加剧，当水解度达到40％以上，羧基就很容易和溶液中Ca²⁺、Mg²⁺离子生成沉淀，使溶液粘度损失。此外，在高温下，空气中氧和溶液中存在溶解氧时，也会引起聚合物主链断裂使溶液粘度显著下降。

以丙烯酰胺(AM)和耐温耐盐单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚合成二元共聚物在耐温耐盐性能上较HPAM的确有所提高。如题为“AMPS/AM共聚物的低温合成和性能”(常志英，高分子材料科学与工程，1997，13，16)采用氧化-还原引发体系进行了AMPS/AM的低温共聚合成，得到共聚物分子量为10⁶-10⁷。题为“部分水解法制备高分子量水溶性(丙烯酰胺/丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)三元共聚物”(朱麟勇，高分子学报，2000，3，315)，采用低温水解反应，由AM和AMPS共聚物合成分子量10⁶的三元共聚物。上述两种方法，无论是共聚法还是共聚后水解法得到的聚合物分子量普遍偏低(＜10⁷)，很难适用于高温高盐油藏。因此，若将AM和AMPS共聚物作为三次采油驱油剂，如何提高共聚物分子量，使其分子量大于10⁷从而进一步提高聚丙烯酰胺的表观粘度，是一个亟需解决的问题。CN101649022A公开了降低超高分子量阴离子型聚丙烯酰胺中的残余单体含量的方法，该发明没有涉及对如何进一步提高AM/AMPS的分子量。因此，当采用AM和AMPS共聚时，在AMPS引入量一定的同时，如何进一步提高共聚物的分子量，从而提高共聚物的表观粘度是一个亟需解决的问题。此外，在获得高分子量的共聚物后，如何保证共聚物在采油过程中具有较强的抗热氧降解性能，是该类聚合物能否应用于三类油藏三次采油的关键。

综上，如何制备高表观粘度并且在高温条件下具有较强的抗氧性能的含有AM/AMPS共聚物的驱油剂是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的是克服目前制备得到丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐共聚物的分子量和表观粘度低的缺陷，提供一种能够制备高分子量和高表观粘度的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐共聚物的方法。

本发明的第二个目的是提供采用上述制备方法制备的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐共聚物。

本发明的第三个目的是克服目前制备得到丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酸盐共聚物的分子量和表观粘度低的缺陷，提供一种能够制备高分子量和高表观粘度的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酸盐共聚物的方法。

本发明的第四个目的是提供采用上述制备方法制备的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐共聚物。

本发明的第五个目的是克服目前制备得到丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酸盐共聚物在高温条件下抗氧性能弱的缺陷，提供一种能够制备兼具高分子量、表观粘度和高温抗氧性的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的方法。

本发明的第六个目的是提供采用上述制备方法制备的改性的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐共聚物。

本发明的第七个目的是提供改性的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐/丙烯酸盐三元共聚物在驱油剂中的应用。