[发明专利]一种丙烯酰胺类单体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺类单体及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物驱主要是通过注入一定规模的聚合物溶液，增加驱替液粘度，降低油层水相渗透率来降低流度比、调整吸水剖面，以达到提高驱替相体积的目的，进而提高采收率。作为主要的聚合物驱油剂，水溶性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、剪切和配制溶液时的溶解氧复合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低，导致驱油效果不显著。

针对上述性能缺点，研究人员对HPAM进行了大量改性研究。其中，通过丙烯酰胺与耐温抗盐单体共聚，在HPAM共聚物中引入耐温抗盐基团，是提高产品性能的一个重要途径。已开发的耐温抗盐单体包括磺酸型单体、疏水缔合单体和两性离子单体等。例如题为“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）的文章中报道了以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)磺酸型单体与丙烯酰胺共聚可以显著提高HPAM的使用性能。但相关研究“水溶性AM/AA/AMPS共聚物的高温水解”（朱麟勇，应用化学，2000，17，2）同时也发现，在90℃的高温条件下，受临近丙烯酸（AA）单元的分子内催化作用，AMPS单元也发生水解反应，共聚物中丙烯酸结构单元比例增加，提高了其温敏性和盐敏性能，因此限制了这类聚合物在水解温度以上的高温高盐条件下的应用。疏水缔合聚合物利用分子结构使其粘度在常温下的确具有明显的增稠效果，但其现场配制要求用淡水或加热促溶，给施工带来麻烦，此外这类聚合物还存在易堵塞地层，高温高盐条件下耐受性差的缺点（王中华，精细与专用化学品，2006，14，24）。两性离子共聚物具有两性聚电解质独特的盐稠性能，但因其结构中存在正电荷，与地层表面负电荷存在吸附作用，增加了损耗。

因此从分子设计角度，开发耐温抗盐性能好、易于生成高分子量产物的耐温抗盐单体将是HPAM进改性研究的一个长期课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种丙烯酰胺类单体及其制备方法和应用。

本发明提供了一种丙烯酰胺类单体，其中，该单体具有式（1）所示的结构：

式（1），

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C1-C4的烷基，R₅为氢或C1-C4的烷基，M为氢、钾或钠中的至少一种。

本发明还提供了一种丙烯酰胺类单体的制备方法，其中，该方法包括：在温度为-5℃至30℃的条件下，将式（2）所示结构的单体、式（3）所示结构的单体与磺化剂反应2-16小时，

式（2），式（3），

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C1-C4的烷基，R₅为氢或C1-C4的烷基。

本发明还提供了一种丙烯酰胺聚合物，该丙烯酰胺聚合物含有式（4）所示的结构单元：

式（4），

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C1-C4的烷基，R₅为氢或C1-C4的烷基，M为氢、钾或钠中的至少一种。

另外，本发明还提供了上述丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。

实验表明本发明的丙烯酰胺类单体进行聚合得到的丙烯酰胺共聚物在在高温、高矿度和高剪切速率下具有较高的表观粘度，因此具有优异的耐温抗盐性能和抗剪切性能。这可能是由于本发明的丙烯酰胺类单体中酰胺基周围的多个烷基的疏水作用和空间位阻效应极大的提高了高温条件下单体自身的耐水解性能。此外，该单体中的磺酸基对二价盐离子不敏感，从而在合成丙烯酰胺类共聚物时可以显著提高共聚物溶液的抗盐性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种丙烯酰胺类单体，其中，该单体具有式（1）所示的结构：

式（1），