[發(fā)明專利]一種驅(qū)油用長支鏈聚合物及其合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010263513.3
• 申請日: 2010-08-26
• 公開（公告）號: CN102372819A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;趙方園;魏小林;祝綸宇;林蔚然;計(jì)文希;劉希;伊卓;杜凱;劉曉光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/58;C08F222/38;C09K8/588
• 代理公司: 北京英特普羅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅;唐彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三次采油領(lǐng)域，尤其涉及自由基聚合單體的合成、長支鏈聚合物的合成，可應(yīng)用在三次采油二元復(fù)合驅(qū)油劑等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自由基聚合是指含有碳碳雙鍵的乙烯基類單體，通過自由基鏈?zhǔn)郊映删酆闲纬删酆衔锏姆磻?yīng)。由于許多單體能進(jìn)行自由基聚合，能用水為介質(zhì)進(jìn)行懸浮和乳液聚合，聚合工藝操作簡便，其重現(xiàn)性好，因而自上世紀(jì)50年代以來已成為工業(yè)生產(chǎn)高分子產(chǎn)品的重要技術(shù)。

一般自由基聚合合成，主要有本體法、水溶液法、乳液法和懸浮法等合成方法。根據(jù)聚合是否加入其他單體，又可分為均聚和共聚兩種，在石油、采礦、造紙、水處理、紡織等行業(yè)中用途廣泛，其需求量也在不斷增加。

自由基聚合單體常用的有：苯乙烯，氯乙烯，醋酸乙烯，丙烯腈，丙烯酰胺，丙烯酸及酯類，為改善聚合物的性能，常需要具有各種性能的功能性單體。如具有乳化功能的聚合單體。

乳化劑在乳液聚合中起著重要的作用：聚合前可以分散并增溶單體，形成穩(wěn)定的單體乳液；聚合中為單體提供聚合場所，并影響單體的聚合行為、乳膠粒子大小和分布、乳膠粒的性質(zhì)；聚合后穩(wěn)定乳膠粒子使之不發(fā)生凝聚。傳統(tǒng)的乳化劑是通過物理作用吸附于乳膠粒表面，在凍融循環(huán)，或者施以剪切力，或者加入電解質(zhì)時(shí)，乳液穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生變化乃至破乳；成膜時(shí)，乳化劑會(huì)發(fā)生遷移，或富集于膜與空氣間的界面，影響膜的光澤和其它表面性質(zhì)，或富集于膜與基體的界面，影響膜的粘接性能；殘留的乳化劑還會(huì)造成成膜速率慢，降低膜的耐水性。在某些生產(chǎn)應(yīng)用中，(1)乳膠液中添加顏料等組分時(shí)，乳化劑會(huì)與顏料分散劑在乳膠粒和水、顏料和水的兩個(gè)界面產(chǎn)生競爭吸附，從而影響乳膠液的流變性能和穩(wěn)定性；(2)在通過凝膠法制取固體產(chǎn)品時(shí)，乳化劑會(huì)殘留在水相，造成環(huán)境污染；因此人們在傳統(tǒng)乳化劑中引入可聚合的基團(tuán)，構(gòu)成新的表面活性單體，又稱可聚合乳化劑。可聚合乳化劑分子通過共價(jià)鍵的方式鍵合在乳膠粒的表面，這種強(qiáng)烈的鍵合使乳化劑分子在乳膠液存放和使用時(shí)不發(fā)生解吸，有效解決傳統(tǒng)乳化劑的缺點(diǎn)，使膜的力學(xué)性、光澤性、黏接性、耐水性等都得到很大的提高。目前所研究的可聚合乳化劑，主要有烯丙(氧)基型、(甲基)丙烯酸型、丙烯酰胺型、苯乙烯型、馬來酸類等。

聚丙烯酰胺及部分水解聚丙烯酰胺水溶液在應(yīng)用時(shí)也存在一些缺陷，如機(jī)械剪切安定性差，尤其是用于三次采油驅(qū)油劑時(shí)，高的剪切速度會(huì)造成粘度損失；在鹽水中有粘度損失；長時(shí)間放置或較高溫度下放置易降解；部分水解的聚丙烯酰胺所帶羧基可與二價(jià)離子反應(yīng)。這些缺陷影響了聚丙烯酰胺的廣泛應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高聚丙烯酰胺的粘度，改善其耐溫抗鹽性，通過與新型功能單體共聚方法是一條有效的途徑。

專利CN1470504A公開了一種用于丙烯酰胺類衍生物功能單體的合成方法。

在油田聚合物驅(qū)得到工業(yè)化推廣應(yīng)用的產(chǎn)品主要是部分水解聚丙烯酰胺，分子量2300萬以內(nèi)的聚丙烯酰胺在油田的I類油藏應(yīng)用，用清水配置注入，其在一定濃度下有一定量的水動(dòng)力學(xué)體積，使水溶液的粘度提高，可降低油層的滲透率，增加吸水厚度，提高吸水能力，以利于提高原油采收率。然而，隨著溶液中鹽濃度的增加，聚合物分子鏈會(huì)逐漸收縮，在離子強(qiáng)度較高時(shí)粘度損失很大，降低了聚合物波及體積，影響驅(qū)油效果。因此，提高聚合物溶液的增粘性和耐鹽性已經(jīng)成為聚合物研究領(lǐng)域的重要課題。

目前，國內(nèi)外研究抗鹽聚合物有兩個(gè)主要途徑：一是盡量提高聚合物分子量來增加單個(gè)聚合物分子鏈的流體力學(xué)尺寸，同時(shí)考慮增加分子鏈剛性來增加聚合物在高礦化度水溶液中的流體力學(xué)尺寸，研制超高分子量聚丙烯酰胺，二是利用分子鏈之間的相互作用，通過締合形成超分子結(jié)構(gòu)來增加分子鏈?zhǔn)牧黧w力學(xué)尺寸，達(dá)到高效增粘的目的。

疏水締合聚合物是指在聚合物親水性大分子鏈上帶有疏水基團(tuán)的水解性聚合物，其溶液性質(zhì)與一般聚合物差異較大。在水溶液中，此類聚合物的疏水基團(tuán)由于疏水作用而發(fā)生聚集，使大分子鏈產(chǎn)生分子內(nèi)和分子間締合。在稀溶液中大分子主要以分子內(nèi)締合的形式存在，使大分子鏈發(fā)生卷曲，流體力學(xué)體積減小，粘度降低。當(dāng)聚合物濃度高于某一臨界濃度(臨界締合濃度C)后，大分子鏈通過疏水締合作用聚集，形成以分了間締合為主的超分子結(jié)構(gòu)-動(dòng)態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，流體力學(xué)尺寸增大，溶液粘度大幅度升高。小分子電解質(zhì)的加入可增加溶劑的極性，使疏水締合作用增強(qiáng)，因而產(chǎn)生明顯的抗鹽性。