[發明專利]一種締合型聚丙烯酰胺溶液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201110436232.8
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102558434A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 馮茹森;郭擁軍;李華兵;周薇;薛新生;楊愛武
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院;西南石油大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F226/02;C08J3/09;C09K8/588
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種締合型聚丙烯酰胺溶液及其制備方法與應用。

背景技術

疏水締合聚合物(Hydrophobically?Associating?Water-Soluble?Polymers，簡稱HAWSP)，是指在聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團的水溶性聚合物。在水溶液中，當聚合物濃度高于某一臨界濃度(Critical?Association?Concentration，CAC)后，大分子鏈通過疏水締合作用聚集，形成以分子間締合為主的超分子結構(動態物理交聯網絡)，流體力學體積增大，溶液粘度大幅度升高(Alain?Hill，Francoise?Candau，Joseph?Selb，Properties?of?Hydrophobically?Associating?Polyacrylamides：Influence?of?the?Method?of?Synthesis，Macromolecules，1993，26(17)：4521-4532)。由于HAWSP所形成的超分子網絡結構具有可逆恢復的特點，因此在不同溶液環境中和不同剪切速率下表現出良好的控制工作液流變性的能力，在油氣井工程和石油工程領域，特別是在鉆井液和提高采收率方面具有巨大的應用潛力(Taylor?K?C，Nasr-El-Din?H?A，Water-Soluble?Hydrophobically?Associating?Polymers?for?Improved?OilRecovery：A?Literature?Review，Society?of?Petroleum?Engineers，SPE29008，675-690)。締合型聚丙烯酰胺是以丙烯酰胺和丙烯酸作為聚合物分子主鏈的一類疏水締合聚合物，此類聚合物是疏水締合聚合物最主要的類型之一，并且已經在油田的實際生產中獲得了一定程度的應用(周守為，韓明，向問陶，張健等，渤海油田聚合物驅提高采收率技術研究及應用，中國海上油氣，2006，18(6)：386-389)。

HAWSP水溶液具有獨特的流變性是因為疏水基團在水溶液中的特殊相互作用，這種作用就是疏水締合作用。疏水締合作用是指疏水基團(非極性分子)在水溶液中會使周圍的水分子重新地、更有序地排列在其周圍，形成所謂的“冰狀籠架結構”，這是一種負熵過程，導致在水溶液中疏水基團之間產生聚集或締合(盧壽慈主編，工業懸浮液-性能，調制及加工[M]，北京：化學工業出版社，2003年5月；胡紅旗，陳鳴才，程镕時，疏水性締合作用的研究，廣州化學，2003，28(1)：26-33)，疏水締合作用可存在于分子內和分子間。根據羅平亞院士提出的利用聚合物分子鏈、聚合物分子束或聚合物分子團間的相互作用建立體系粘度的理論模型，締合聚合物溶液是一種超分子體系，是典型的結構流體，其表觀粘度由結構粘度和非結構粘度組成；結構粘度主要由分子間的疏水締合作用決定；當聚合物濃度超過鏈交疊濃度后，HAWSP溶液的粘度主要由分子間疏水締合作用所產生的結構粘度構成(羅平亞，面向二十一世紀的聚合物類油田化學劑，西南石油學院校慶四十周年學術論文報告會，四川南充)。本文作者研究了HAWSP溶液結構粘度與分子間締合作用的關系，在非纏結亞濃溶液區，結構粘度所占的比例大于80％；在纏結亞濃溶液區，結構粘度所占比例達到了99％以上(馮茹森，疏水締合聚合物分子結構與溶液結構及流變特性的關系研究，西南石油大學博士論文，四川成都，2008年4月)。