一種改性鹵水減阻劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子功能材料制備技術的領域，特別涉及一種改性鹵水減阻劑及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，我國淺層地下鹵水資源正逐漸枯竭，人們越來越重視埋藏深度達數千米 的深層地下鹵水的開采。但深層地下鹵水在采、輸鹵過程中能耗較高，如何降低采、輸鹵管 道的流動阻力，減少采、輸能耗，是深層地下鹵水能否經濟開采的關鍵技術難題。
[0003] 目前，聚丙烯酰胺是應用最廣泛的水溶性減阻劑，在清水中具有優良的減阻性能， 但由于深層地下鹵水的開采存在溫度較高、高鹽、高壓的特點，使其在鹵水中的減阻性能大 大降低。一些含有磺酸基、羧基等親水性基團和龐大側基的乙烯基聚合單體被用來與丙烯 酰胺進行共聚改性，以提高其對于溫度和鹽度的耐受性。到現在為止聚（丙烯酰胺-2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）減阻劑還未見報道。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種鹵水改性減阻劑及其制備 方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：
[0006] -種改性鹵水減阻劑，所述鹵水減阻劑為聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸_衣康酸），其結構式為：
[0007]
[0008] 其中，m、n、p為非零的自然數，聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣 康酸）的分子量在3X106以上。
[0009] 本發明還提供了一種改性鹵水減阻劑及其制備方法，非離子單體、耐溫耐鹽單體、 陰離子單體在氧化還原引發體系中進行水溶液聚合，得改性鹵水減阻劑；所述的非離子單 體為丙烯酰胺，所述的耐溫耐鹽單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，所述的陰離子單體 為衣康酸。
[0010] 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸分子中含有水溶性好、陰離子性強的磺酸基團，對 外界陽離子進攻不敏感，體現出良好的抗鹽性能，其龐大側基還可以提高聚合物的耐溫性 能。衣康酸分子中的羧基可以螯合鹵水中的鈣、鎂離子，降低高聚物分子的水解度，提高聚 合物抗鹽性能。
[0011] 優選的是，所述衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺的質量比為 (0? 15-0.25) :1 :5〇
[0012] 優選的是，所述體系中，單體的總質量與溶劑質量比為1: (2. 5-3)。
[0013] 過氧化物引發劑和偶氮類引發劑分解溫度較高（50~100°C )，限制了在低溫聚合 反應的應用。氧化還原引發體系是利用氧化劑和還原劑之間的電子轉移所生成的自由基 引發聚合反應。因此氧化還原引發劑較之熱分解引發劑具有可以在較低溫度（〇~50°C) 下引發聚合反應，其優點可以提高反應速率，降低能耗。本發明對引發劑的組合進行優選 后發現，采用過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉作為氧化還原引發劑可有效降低衣康酸、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺聚合反應的活化能，在較低溫度下引發反應。
[0014] 優選的是，所述引發劑的質量占單體總質量的百分比為0. 02% -0. 06%。
[0015] 本發明中反應溫度對聚合產物的性能有較大影響，溫度過高會使分子量下降，減 阻性能變差。因此，本發明通過引發劑的選取和產物的優選，在保證聚合反應效率的前提 下，實現了衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺單體的低溫聚合，優選的反應 條件為：于無氧條件下，在40-60°C溫度反應3-6小時。
[0016] 優選的是，聚合反應完成后，將反應液于密封條件下靜置24-30小時，使聚合產物 穩定成型，不溶雜質和未反應的單體分層析出。
[0017] 上述的改性鹵水減阻劑應用于鹵水開采過程。
[0018] 產物的分子結構采用TENSOR 37紅外光譜儀表征。產物的減阻性能采用室內減阻 率測試環道進行測試評價。
[0019] 本發明的有益效果是，本方法通過制備了鹵水改性減阻劑。該產品減阻效果好，且 具有很好地抗鹽性能和較好的耐溫性能。
[0020] 本發明所涉及的鹵水改性減阻劑不僅減阻性能好、適用范圍廣，而且合成簡單。經 實驗，本發明所涉及的鹵水改性減阻劑對各礦化度的模擬鹵水均有較好的減阻性能和耐溫 耐鹽性能，其中對150g/L的模擬鹵水，流量為950L/h，溫度為25°C時，其減阻率可達到 36. 8%〇
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明實施例1聚合產物減阻率與減阻劑用量間的關系曲線。
[0022] 圖2為本發明實施例1聚合產物減阻率與流量間的關系曲線。
[0023] 圖3為本發明實施例1聚合產物減阻率與模擬鹵水礦化度間的關系曲線。
[0024] 圖4為本發明實施例1聚合產物減阻率與模擬鹵水溫度間的關系曲線。
[0025] 圖5為合成的聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）的紅外光 譜圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面通過具體實例對本發明進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為 了解釋本發明，并不對其內容進行限定。
[0027] 實施例1 :
[0028] 聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）鹵水減阻劑的制備方法， 步驟如下：
[0029] (1)按衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺質量比（0. 15:1:5)，單體 總量與溶劑質量比（1:3)稱取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、衣康酸，加入到75 毫升水中，然后通入氮氣驅氧30min，加入占單體總質量0. 02 %的氧化還原引發劑，冷凝回 流，在40°C溫度下反應6小時。
[0030] (2)得到的反應液用玻璃紙密封，室溫靜置24h，即得凝膠狀鹵水減阻劑。
[0031] 合成的聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）分子量在3 X106 以上。
[0032] 經測定，在150g/L的模擬鹵水中，流量為950L/h，溫度為25°C時，其減阻率可達 到 36. 8%。
[0033] 合成的聚（丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸）通過紅外光譜儀 進行分析。如圖5所示。從圖5可知，在1640cm 1處C = C特征吸收峰消失，且665 cm 1到 970cm = C-H單鍵振動吸收峰消失，說明單體發生了共聚反應。