一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用。该丙烯酰胺系共聚物含有结构单元A和结构单元B，其中，所述结构单元A为式（1）所示的结构单元和/或式（2）所示的结构单元，所述结构单元B为式（3）所示的结构单元和/或式（4）所示的结构单元；所述丙烯酰胺系共聚物的黏均分子量为400万-2000万。本发明提供的丙烯酰胺系共聚物减阻率高、抗高剪切性能好、耐盐性高、与粘土抑制剂和杀菌剂有良好的配伍性。式（1）式（2）式（3）式（4）
【专利说明】一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法，以及所述丙烯胺系共聚物作为减阻剂的应用。
【背景技术】
[0002]油层水力压裂，简称油层压裂或压裂，是20世纪40年代发展起来的一项改造油层渗流特性的工艺技术，是油气井增产、注水井增注的一项重要工艺措施。压裂液是压裂过程中的重要介质，常用的压裂液包括水基压裂液、油基压裂液、乳化压裂液、泡沫压裂液等。压裂液由高压泵注设备增压后，通过管柱高速泵入地层，高压高速条件下流体在管内流动过程中紊流现象严重，压裂液与管壁之间有较大的摩擦阻力，流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量损耗增加。因此，需要采用在流体中添加减阻剂的方法来降低摩擦阻力的影响。
[0003]通常情况下减阻剂可分为水溶性和油溶性两大类。目前可用作水溶性的减阻剂有聚氧化乙烯、丙烯酰胺类聚合物、胍胶及其衍生物、纤维素衍生物等。
[0004]由于聚氧化乙烯具有柔性较好的特点，采用聚氧化乙烯作为压裂液减阻剂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减阻率不稳定，下降很快，并且与粘土抑制剂(如KCl)和杀菌剂(如甲醛)相容性较差。
[0005]在压裂过程中，多采用丙烯酰胺和丙烯酸聚合物作为压裂液中的减阻剂，很大程度上降低了管道中的摩 擦阻力，但这类聚合物因在钙离子的作用下仍然存在易絮凝、分子结构不稳定、与粘土抑制剂(如KCl)和杀菌剂(如甲醛)配伍性较差和在高温高剪切条件下减阻率较低的缺陷，此外，絮凝物的出现会导致储层压裂裂缝堵塞，对地层的伤害性增大。
[0006]因此,如何进一步有效提闻减阻剂耐闻速到切性能，提闻在闻盐闻到切条件下减阻率的稳定性和提高减阻剂与粘土抑制剂和杀菌剂的相容性仍是一个尚未解决的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种减阻率高、抗高剪切性能好、耐盐性能好、而且与粘土抑制剂和杀菌剂有良好配伍性的丙烯酰胺系共聚物，以及该丙烯酰胺系共聚物的制备方法和应用。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供了一种丙烯酰胺系共聚物，其中，所述丙烯酰胺系共聚物含有结构单元A和结构单元B，其中，所述结构单元A为式(I)所示的结构单元和/或式(2)所示的结构单元,所述结构单元B为式(3)所示的结构单元和/或式(4)所示的结构单元；且以所述丙烯酰胺系共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为50-95摩尔％，所述结构单元B的含量为5-50摩尔％，所述丙烯酰胺系共聚物的黏均分子量为400万-2000万；
【权利要求】
1.一种丙烯酰胺系共聚物，其特征在于，该丙烯酰胺系共聚物含有结构单元A和结构单元B,其中,所述结构单元A为式(I)所示的结构单元和/或式(2)所示的结构单元,所述结构单元B为式(3)所示的结构单元和/或式(4)所示的结构单元；且以所述丙烯酰胺系共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为50-95摩尔％，所述结构单元B的含量为5-50摩尔％，所述丙烯酰胺系共聚物的黏均分子量为400万-2000万；
2.根据权利要求1所述的丙烯胺系共聚物，其中，所述结构单元A为式(I)所示的结构单元，所述结构单元B为式(5)所示的结构单元，
3.根据权利要求1所述的丙烯酰胺系共聚物，其中，以所述丙烯酰胺系共聚物中结构单元的总摩尔数为基准，所述结构单元A的含量为70-85摩尔％,所述结构单元B的含量为15-30摩尔％，所述丙烯酰胺系共聚物的黏均分子量为600万-1500万。
4.一种丙烯胺系共聚物的制备方法，该制备方法包括将水相和油相混合形成反相乳液，然后在乳液聚合反应条件下，将该反相乳液与引发剂接触，所述水相为含有单体混合物的水溶液，所述油相含有油和乳化剂，接触的条件使得单体混合物发生聚合反应， 其中，所述单体混合物含有单体D和单体E，所述单体D为式(6)所示的单体和/或式(7)所示的单体,所述单体E为式(8)所示的单体和/或式(9)所示的单体；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，以所述单体混合物中单体的总摩尔数为基准，所述单体D的含量为50-95摩尔％，所述单体E的含量为5-50摩尔％，所述丙烯酰胺系共聚物的黏均分子量为400万-2000万。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述单体D为(6)所示的单体，所述单体E为式(10)所示的单体，
7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述单体混合物的重量与水和单体混合物的总重量的比值为0.2-0.6:1，优选为0.3-0.55:1。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述水相与油相的重量比为1:0.25-2，优选为 I:0.4-0.6。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其中，以所述乳液的总重量为基准，所述油的用量为20-65重量％，所述乳化剂的用量为1-5重量％，优选地，所述油的用量为25-35重量％，所述乳化剂的用量为2.5-3.5重量％。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述引发剂选自偶氮系引发剂和氧化还原系引发剂，以所述乳液的总重量为基准，所述偶氮系引发剂的用量为0.001-0.4重量％，所述氧化还原系引发剂的用量为0.001-0.4重量％，且所述引发剂的总用量为0.001-0.4重量％，优选地，所述引发剂的总用量为0.01-0.05重量％;所述偶氮系引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮双甲基戊酸盐、2，2’ -偶氮二异丁基脒盐酸盐和2，2’ -偶氮二 [2-(2-咪唑啉-2-丙烷)-二盐酸盐]中的至少一种，所述氧化还原系引发剂包括氧化剂和还原剂，所述氧化剂与所述还原剂的重量比为1-2:1，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和过氧化氢中的至少一种；所述还原剂为无机还原剂和/或有机还原剂，所述无机还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、雕白粉、硫代硫酸钠、硫酸亚铁和保险粉中的至少一种，所述有机还原剂选自N，N’ - 二甲基乙二胺、N，N’ - 二甲基-1，3-丙二胺、N, N，N’，N’ -四甲基乙二胺、N，N- 二甲基乙胺、3-甲氨基丙胺、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N- (3- 二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和1- ( 二甲基氨基)-2-丙胺和二亚乙基三胺中的至少一种。
11.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述聚合反应在螯合剂存在下进行，以所述乳液的总重量 为基准，所述螯合剂的用量为0-0.01重量％，优选为0.001-0.005重量％，所述螯合剂选自乙二胺四乙酸二钠、三乙二胺五乙酸、柠檬酸、柠檬酸盐和聚羟基丙烯酸中的至少一种。
12.根据权利要求4-11中任意一项所述的制备方法，其中，所述聚合反应在惰性气体存在下进行，所述聚合反应条件包括:温度为0-60°C，时间为4-12小时，pH值为6-9。
13.根据权利要求4所述的制备方法，其中，该方法还包括在所述聚合反应后将所述聚合反应所得产物与转相剂接触。
14.根据权利要求4或13所述的制备方法，其中，以所述乳液的总重量为基准，所述转相剂的用量为1-5重量％，优选为2-3重量％。
15.权利要求4-14中任意一项所述的制备方法制得的丙烯胺系共聚物。
16.权利要求1-3和15中任意一项所述的丙烯酰胺系共聚物在减阻剂中的应用。
【文档编号】C08F220/38GK103772601SQ201210411533
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2012年10月24日
【发明者】张文龙, 黄凤兴, 伊卓, 刘希, 杜凯, 祝纶宇, 林蔚然, 赵方园 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院