一种丙烯酰胺类单体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类单体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 聚合物驱主要是通过注入一定规模的聚合物溶液，增加驱替液粘度，降低油层水 相渗透率来降低流度比、调整吸水剖面，以达到提高驱替相体积的目的，进而提高采收率。 作为主要的聚合物驱油剂，水溶性部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)在常规油藏三次采油（E0B) 技术中，已经得到大规模推广和应用，为油田稳产和增产发挥了重要作用。随着常规油藏储 量的减少，高温高盐油藏使得HPAM的应用面临着诸多难题，主要体现在开采高温高盐油藏 时的高温、高盐、剪切和配制溶液时的溶解氧复合作用使得HPAM溶液粘度大幅降低，导致 驱油效果不显著。
[0003] 针对上述性能缺点，研究人员对HPAM进行了大量改性研究。其中，通过丙烯酰胺 与耐温抗盐单体共聚，在HPAM共聚物中引入耐温抗盐基团，是提高产品性能的一个重要途 径。已开发的耐温抗盐单体包括磺酸型单体、疏水缔合单体和两性离子单体等。例如题为 "AMPS/AM共聚物的低温合成和性能"（常志英，高分子材料科学与工程，1997,13,16)的文 章中报道了以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)磺酸型单体与丙烯酰胺共聚可以显著 提高HPAM的使用性能。但相关研究"水溶性AM/AA/AMPS共聚物的高温水解"（朱麟勇，应 用化学，2000,17, 2)同时也发现，在90°C的高温条件下，受临近丙烯酸（AA)单元的分子内 催化作用，AMPS单元也发生水解反应，共聚物中丙烯酸结构单元比例增加，提高了其温敏性 和盐敏性能，因此限制了这类聚合物在水解温度以上的高温高盐条件下的应用。疏水缔合
[0004] 聚合物利用分子结构使其粘度在常温下的确具有明显的增稠效果，但其现场配制 要求用淡水或加热促溶，给施工带来麻烦，此外这类聚合物还存在易堵塞地层，高温高盐条 件下耐受性差的缺点(王中华，精细与专用化学品，2006,14, 24)。两性离子共聚物具有两性 聚电解质独特的盐稠性能，但因其结构中存在正电荷，与地层表面负电荷存在吸附作用，增 加了损耗。
[0005] 因此从分子设计角度，开发耐温抗盐性能好、易于生成高分子量产物的耐温抗盐 单体将是HPAM进改性研究的一个长期课题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种丙烯酰胺类单体及其制备 方法和应用。
[0007] 本发明提供了一种丙烯酰胺类单体，其中，该单体具有式（1)所示的结构：
[0008]
【主权项】
1. 一种丙烯酰胺类単体，其中，该单体具有式（1)所示的结构：
其中，R1为C1-C8的烷基，R2为氢或C1-C4的烷基，M1和M2各自独立地为氢、钾和钠中 的至少ー种。
2. 根据权利要求1所述的丙烯酰胺类单体，其中，R1为C1-C4的烷基，R2为氢或甲基，M1为氢或钠。
3. -种丙烯酰胺类単体的制备方法，其特征在于，该方法包括：在温度为_5°C至30°C 的条件下，将式（2)所示结构的单体、式（3)所示结构的单体与磺化剂反应2-16小时，
其中，R1为C1-C8的烷基，R2为氢或C1-C4的烷基，M1为氢、钾和钠中的至少ー种。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，R1为C1-C4的烷基，R2为氢或甲基，M1为氢或钠。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述磺化剂为浓度95-140重量％的硫酸或发烟 硫酸。
6. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述反应包括依次进行的两个阶段：第一阶段为 在温度为_5°C至KTC的条件下，将磺化剂与式（3)所示结构的単体接触，得到第一溶液；并 在低于KTC的条件下，向所得到的第一溶液中加入式（2)所示结构的单体，使第一溶液与 式（2)所示结构的单体反应1-8小时，得到第二溶液；第二阶段为向所得到的第二溶液中加 入水，在温度为10-30°C的条件下，继续反应1-8小时。
7. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法进ー步包括在式（2)所示结构的単体、 式（3)所式结构的单体与磺化剂反应之后，将得到的反应产物与无机碱性化合物反应。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述无机碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾和碳 酸钠中的至少ー种。
9. 根据权利要求3-8中任意一项所述的方法，其中，式（2)所示结构的单体、磺化剂与 式（3)所式结构的单体的摩尔比为1 :0. 8-1. 2 :5-25,优选为I:1-1. 2 :10-20。
10. -种丙烯酰胺聚合物，其中，该丙烯酰胺聚合物含有式（4)所示的结构单元：
其中，R1为C1-C8的烷基，R2为氢或C1-C4的烷基，M1和M2各自独立地为氢、钾和钠中 的至少ー种。
11.权利要求10所述的丙烯酰胺聚合物在聚合物驱油剂中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种丙烯酰胺类单体及其制备方法和应用，其中，该单体具有式（1）所示的结构，其中，R1为C1-C8的烷基，R2为氢或C1-C4的烷基，M1和M2各自独立地为氢、钾和钠中的至少一种。实验表明该单体进行聚合得到的丙烯酰胺共聚物具有较高的分子量和优异的耐温抗盐性能和耐剪切性能，可以作为高温高盐油藏三次采油驱油剂。
【IPC分类】C07C309-51, C08F220-56, C08F220-58, C09K8-588, C07C303-06
【公开号】CN104628611
【申请号】CN201310573160
【发明人】伊卓, 杜超, 刘希, 方昭, 张文龙, 赵方园, 林蔚然, 祝纶宇
【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
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月15日