[發明專利]一種聚丙烯酰胺微球體系及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911043213.1
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110845661B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 季巖峰;曹緒龍;郭蘭磊;祝仰文;馬寶東;竇立霞;周敏;李宗陽;孫秀芝;李彬
• 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勝利油田分公司勘探開發研究院
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/58;C08F222/38;C08F220/06;C08F220/34;C08F220/54;C08F212/14;C09K8/584
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 劉亞寧

1.一種聚丙烯酰胺微球體系，該體系為以聚丙烯酰胺微球為主體的W/O微乳液，其特征在于，所述微球體系為乳液體系經乳液聚合反應制得；所述乳液體系，以質量分數計，包括以下組分：

（1）10%～60%的單體；

（2）0.1%～3%的有機鹽；

（3）3%～20%的乳化劑；

（4）0.01%～2%的助乳化劑；

（5）0.01%～1%的交聯劑；

（6）0.001%～0.5%的引發劑；

（7）0.001%～1%的聚合助劑；

（8）10%～70%的去離子水；

（9）10%～50%的非極性溶劑；

其中所述單體為丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸或為丙烯酰胺和丙烯酸；所述有機鹽是檸檬酸鹽和酒石酸鹽中的一種或兩種組合，上述有機鹽具有一定的表面活性，可參與形成乳狀液界面膜，提高乳狀液的穩定性；所述乳化劑為非離子型表面活性劑；所述助乳化劑為小分子醇和鹽類助乳化劑中的一種或兩種以上的組合；所述引發劑為氧化還原復合引發劑，以質量分數計，包括以下組分：0.0001%～0.2%的氧化劑，0.0001%～0.2%的還原劑，0.01%～0.2%的偶氮化合物；所述聚合助劑包括0.01%～1%的尿素、0.001%～0.5%的絡合劑；所述非極性溶劑為脂肪烴、芳香烴、礦物油或植物油中的一種或兩種以上的組合；

所述乳化劑為油溶性表面活性劑與水溶性表面活性劑復配而成，HLB值為4～8；油溶性表面活性劑選自山梨糖醇酐單月桂酸酯、山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、山梨糖醇酐單硬脂酸酯、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯中的至少一種；水溶性表面活性劑選自聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、辛基苯酚聚氧乙烯醚、壬基苯酚聚氧乙烯醚中的至少一種；

小分子醇助乳化劑選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油中的至少一種；鹽類助乳化劑選自鈉、鉀鹽；

所述交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N’-二甲基丙烯酰胺中的一種或兩種的組合；

氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化苯甲酰、過氧化二苯甲酰中的至少一種；還原劑選自亞硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鉀、亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉、氯化亞鐵、甲醛合次硫酸氫鈉中的至少一種；偶氮化合物選自偶氮二異丁醚二鹽酸鹽、偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁脒鹽酸鹽中的至少一種；

絡合劑選自三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、單乙醇胺、雙乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸鹽、二乙烯三胺五羧酸鹽、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉、乙二胺四甲叉膦酸鹽、二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽中的一種或幾種；非極性溶劑脂肪烴選自正戊烷、正己烷、環己烷、正庚烷、正辛烷和異辛烷中的至少一種；芳香烴選自苯、甲苯、乙苯、二甲苯和異丙苯中的至少一種；礦物油選自煤油、白油、液態石蠟、柴油、汽油和機油中的至少一種；植物油選自花生油、菜籽油、大豆油、橄欖油、棕櫚油和蓖麻油中的至少一種。

2.權利要求1所述聚丙烯酰胺微球體系的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

水相的制備：按質量分數將聚合單體、有機鹽、交聯劑、聚合助劑溶解于去離子水中，充分攪拌至完全溶解，調節pH值至8～12，混合均勻后在恒溫水浴中穩定到聚合所需溫度，待用；

引發劑溶液的制備：將氧化劑、還原劑按照比例為0.5～2:1質量分數溶于去離子水中；偶氮化合物溶于1%～10%的乳化用非極性溶劑中；油相的制備：將乳化劑及助乳化劑溶于非極性溶劑中；

微乳液的制備：向反應容器中加入制備好的油相，將體系溫度控制在10～50℃，在通氮氣置換的條件下低速攪拌30～60min，然后使用恒壓分液漏斗將制備好的水相逐滴連續的加入油相中；以100～1500r/min的轉速乳化3～10min，得到透明或半透明的乳狀液；

聚合反應的發生：乳化完成后繼續通氮氣置換30-60min，向體系中加入制備好的引發劑溶液，反應15～30min后停止通入氮氣并將反應容器密封，繼續反應0.5～8h，即可得到聚合物乳狀液。

3.權利要求1所述聚丙烯酰胺微球體系在界面強化中的應用；應用步驟為：

在水中加入權利要求1所述的聚丙烯酰胺微球，制得濃度為100～3000mg/L的聚丙烯酰胺微球溶液；將表面活性劑溶解于聚丙烯酰胺微球溶液中，表面活性劑與聚丙烯酰胺微球的濃度比為2：1，加入地層原油與煤油的混合物，其中地層原油與煤油的體積比為1～3:1，油水體積比為0.2～0.8，并放置于30～120℃的烘箱中恒溫加熱20～60min；將油水混合液乳化，得界面強化油水乳狀液，乳化轉速為1000～10000rpm。