一種聚合物及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚合物,以及該聚合物作為驅油劑的應用。
【背景技術】
[0002] 聚合物驅主要是通過注入一定規模的聚合物溶液,增加驅替液粘度,降低油層水 相滲透率來降低流度比、調整吸水剖面,以達到提高驅替相體積的目的,進而提高采收率。
[0003] 聚丙烯酰胺(PAM)是油田廣泛應用的強化采油化學劑。目前,用于丙烯酰胺聚合 的常用引發劑主要有偶氮類引發劑,例如偶氮二異丁脒鹽酸鹽(縮寫為AIBA,別名V50)、偶 氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽(縮寫為AIBI,別名VA-044);以及氧化還原引發體系,例如過硫酸 銨-亞硫酸氫鈉體系等。當這些引發劑用量較小時,單體聚合的反應速度慢,同時由于聚合 不充分,會使部分單體殘留在聚合物中;當引發劑用量較高時,過量的引發劑容易殘留在聚 合物溶液中,將會影響聚合物驅油劑的穩定性(如耐溫、耐老化性)。
[0004] 聚合物的分子量是驅油效率的重要影響因素,一般聚合物的分子量越高越容易獲 得較高的驅油效率。上述引發劑均為單官能度引發劑,較雙官能度的引發劑,其聚合效率 低,不容易制備高分子量的聚合物。
[0005] JP2002086603A公開了一種用于丙烯酰胺水溶液聚合的雙官能度氧化還原引發體 系,但該引發體系的氧化劑難溶于水,且引發活性不高。其所對應的還原劑為Fe2+,引發后 生成Fe 3+會對聚合體系產生阻聚作用,從而會影響PAM聚合后期的產品聚合度以及產品的 穩定性。
[0006] 隨著油田對驅油劑性價比要求的提高,如何進一步提高PAM的分子量以及其作為 驅油劑的穩定性成為行業的研究熱點。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于解決現有技術的上述缺陷,從而提供一種聚合物,以及該聚合 物作為驅油劑的應用。
[0008] 本發明提供了一種聚合物,該聚合物是通過以下方法制備的:
[0009] 在溶劑存在下,在引發劑存在下,將含有丙烯酰胺的單體進行聚合反應,所述引發 劑含有第一引發劑和第二引發劑,所述第一引發劑為偶氮類引發劑,所述第二引發劑如式 ⑴所示:
[0010]
[0011] 其中,&和R2各自獨立地為的直鏈或支鏈烷基,R3為Η或的直鏈或支 鏈烷基,兩個Ri、兩個R 2、兩個R3分別相同或不同;η為2-6的整數。
[0012] 本發明還提供了上述聚合物作為驅油劑的應用。
[0013] 本發明的聚合物是通過具有特定結構的雙官能度引發劑和偶氮類引發劑共同引 發含有丙烯酰胺的單體制成的,與僅使用偶氮類引發劑和/或氧化還原引發劑的聚丙烯酰 胺相比,本發明的聚合物不僅具有較高分子量,而且具有較高的表觀粘度和熱老化粘度保 留率,作為驅油劑具有較高的穩定性。
[0014] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0015] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明,并不用于限制本發明。
[0016] 本發明提供了一種聚合物,該聚合物是通過以下方法制備的:
[0017] 在溶劑存在下,在引發劑存在下,將含有丙烯酰胺的單體進行聚合反應,其中,所 述引發劑含有第一引發劑和第二引發劑,所述第一引發劑為偶氮類引發劑,所述第二引發 劑如式(1)所示:
[0018]
[0019] 其中,&和R2各自獨立地為的直鏈或支鏈烷基,R3為Η或的直鏈或支 鏈烷基,兩個&、兩個R2、兩個R3分別相同或不同;η為2-6的整數。
[0020] 本發明中,所述Q-C;的直鏈或支鏈烷基的實例包括但不限于:甲基、乙基、正丙 基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、叔戊基和新戊基。
[0021] 式(1)中,位于苯環上的基團私可以連接在含羰基基團的鄰位、間位或對位上。優 選基團R 3連接在含羰基基團的對位上,即,所述第二引發劑如式(2)所示:
[0022]
[0023] 更優選地,所述第二引發劑中,札和R2均為甲基,R3為H。
[0024] 本發明中,所述第二引發劑可以通過下述方法制備獲得。具體地,制備所述第二引 發劑的方法可以包括:在惰性溶劑存在下,使至少一種化合物A與化合物B進行縮合反應以 脫除HX;其中,所述化合物A如式(3)所示,所述化合物B如式(4)所示,
[0025]
[0026] 其中,R/和R2'各自獨立地為C「C5的直鏈或支鏈烷基,V為Η或C「C 5的直鏈 或支鏈烷基,X為鹵素,如氯、溴或碘,η'為2-6的整數。所述(;-(:5的直鏈或支鏈烷基與上 文描述的相同,在此不再贅述。
[0027] 式⑶中,苯環上的基團V可以連接在含羰基基團的鄰位、間位或對位上。從提 高所述第二引發劑收率的角度出發,優選基團R 3'連接在含羰基基團的對位上,即,所述化 合物A如式(5)所示:
[0028]
[0029] 更優選地,式(5)中,R/和R2'均為甲基,R3'為H,X為溴,即,所述化合物A為 2-溴-2-甲基苯丙酮。
[0030] 所述化合物B的具體實例包括但不限于:三乙烯四胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺。
[0031] 根據所述第二引發劑的制備方法,所述化合物A與化合物B的用量可以為縮合反 應中常規的選擇,一般地,所述化合物A與化合物B用量的摩爾比可以為1. 5-3 :1。
[0032] 根據所述第二引發劑的制備方法,所述惰性溶劑可以為縮合反應中常規使用的各 種溶劑。所述惰性溶劑作為反應介質,提供反應場所,因此只要能夠溶解所述化合物A和化 合物B即可,例如可以為乙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、氯仿和環己烷中的至少一種。所述惰 性溶劑的用量可以根據反應物(化合物A和化合物B)的用量進行選擇,通常所述惰性溶劑 與所述反應物總用量的質量比可以為〇. 5-5 :1。
[0033] 在所述第二引發劑的制備過程中,優選所述反應在堿催化劑存在下進行。所述堿 催化劑可以選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣、醇鈉和醇鋁。一般地,所述 堿催化劑與所述化合物A用量的摩爾比可以為0. 5-0. 8 :1。
[0034] 優選地,將化合物A滴加到化合物B中進行反應,以使所述化合物A與所述化合物 B充分反應。所述反應在攪拌下進行,所述反應的溫度可以為0_20°C,所述反應的時間可以 為1-5小時。其中,當將化合物A滴加到化合物B中進行反應時,所述反應的時間是指化合 物A從開始滴加到反應結束時的時間。
[0035] 根據所述第二引發劑的制備方法,為了提高所述第二引發劑的純度,優選所述方 法還包括:對化合物A與化合物B反應后的反應體系進行提純。所述提純的具體過程為本 領域常規的選擇,在此不再贅述。
[0036] 制備本發明的聚合物使用的所述偶氮類引發劑可以為本領域的常規選擇,一般可 以選自偶氮二異丁腈、2, 2'-偶氮基-雙(2-脒基丙烷)(ABAP)、偶氮二異丁脒鹽酸鹽(V50) 和偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽(VA-044)中的至少一種。
[0037] 所述第二引發劑的結構中含有親水基團氨基,為水溶性雙官能度的光敏引發劑。 為了進一步提高所述聚合物的分子量,優選所述聚合反應在紫外輻射條件下進行,所述溶 劑為水。所述聚合反應的溫度可以為0-30°C。
[0038] 在上述優選情況下,更優選所述第一引發劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽和/或偶氮二 異丁咪唑啉鹽酸鹽。
[0039] 根據本發明的聚合物,所述第一引發劑與所述第二引發劑用量的質量比可以為1 : 1-20,優選為 1 :3