[發明專利]一種丙烯酰胺系共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210411533.X
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN103772601A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張文龍;黃鳳興;伊卓;劉希;杜凱;祝綸宇;林蔚然;趙方園
• 申請（專利權）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;C08F220/38;C08F2/32;C09K8/68
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種丙烯酰胺系共聚物及其制備方法，以及所述丙烯胺系共聚物作為減阻劑的應用。

背景技術

油層水力壓裂，簡稱油層壓裂或壓裂，是20世紀40年代發展起來的一項改造油層滲流特性的工藝技術，是油氣井增產、注水井增注的一項重要工藝措施。壓裂液是壓裂過程中的重要介質，常用的壓裂液包括水基壓裂液、油基壓裂液、乳化壓裂液、泡沫壓裂液等。壓裂液由高壓泵注設備增壓后，通過管柱高速泵入地層，高壓高速條件下流體在管內流動過程中紊流現象嚴重，壓裂液與管壁之間有較大的摩擦阻力，流體的摩擦阻力限制了流體在管道中的流動，造成管道輸量降低和能量損耗增加。因此，需要采用在流體中添加減阻劑的方法來降低摩擦阻力的影響。

通常情況下減阻劑可分為水溶性和油溶性兩大類。目前可用作水溶性的減阻劑有聚氧化乙烯、丙烯酰胺類聚合物、胍膠及其衍生物、纖維素衍生物等。

由于聚氧化乙烯具有柔性較好的特點，采用聚氧化乙烯作為壓裂液減阻劑在一定程度上降低了摩擦阻力，但在高速剪切作用下聚氧化乙烯的減阻率不穩定，下降很快，并且與粘土抑制劑（如KCl）和殺菌劑（如甲醛）相容性較差。

在壓裂過程中，多采用丙烯酰胺和丙烯酸聚合物作為壓裂液中的減阻劑，很大程度上降低了管道中的摩擦阻力，但這類聚合物因在鈣離子的作用下仍然存在易絮凝、分子結構不穩定、與粘土抑制劑（如KCl）和殺菌劑（如甲醛）配伍性較差和在高溫高剪切條件下減阻率較低的缺陷，此外，絮凝物的出現會導致儲層壓裂裂縫堵塞，對地層的傷害性增大。

因此，如何進一步有效提高減阻劑耐高速剪切性能，提高在高鹽高剪切條件下減阻率的穩定性和提高減阻劑與粘土抑制劑和殺菌劑的相容性仍是一個尚未解決的問題。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種減阻率高、抗高剪切性能好、耐鹽性能好、而且與粘土抑制劑和殺菌劑有良好配伍性的丙烯酰胺系共聚物，以及該丙烯酰胺系共聚物的制備方法和應用。

為了實現上述目的，本發明提供了一種丙烯酰胺系共聚物，其中，所述丙烯酰胺系共聚物含有結構單元A和結構單元B，其中，所述結構單元A為式（1）所示的結構單元和/或式（2）所示的結構單元，所述結構單元B為式（3）所示的結構單元和/或式（4）所示的結構單元；且以所述丙烯酰胺系共聚物中結構單元的總摩爾數為基準，所述結構單元A的含量為50-95摩爾%，所述結構單元B的含量為5-50摩爾%，所述丙烯酰胺系共聚物的黏均分子量為400萬-2000萬；

式（1），式（2），

式（3），式（4），

其中，R₁、R₃、R₁’和R₃’各自獨立地為C1-C3的亞烷基；R₂和R₂’各自獨立地為H或C1-C3的烷基；M為NH₄、Na和K中的至少一種。

本發明還提供一種丙烯胺系共聚物的制備方法，該制備方法包括將水相和油相混合形成反相乳液，然后在乳液聚合反應條件下，將該反相乳液與引發劑接觸，所述水相為含有單體混合物的水溶液，所述油相含有油和乳化劑，接觸的條件使得單體混合物發生聚合反應，其中，所述單體混合物含有單體D和單體E，所述單體D為式（6）所示的單體和/或式（7）所示的單體，所述單體E為式（8）所示的單體和/或式（9）所示的單體；

式（6），式（7），

式（8），式（9），

其中，R₁、R₃、R₁’和R₃’各自獨立地為C1-C3的亞烷基；R₂和R₂’各自獨立地為H或C1-C3的烷基；M為NH₄、Na和K中的至少一種。

此外，本發明還提供通過上述方法制備得到的丙烯酰胺系共聚物，以及所述丙烯酰胺系共聚物在減阻劑中的應用。