一种提高采收率用聚丙烯酰胺及其制备方法与应用与流程

本发明属于石油开采，具体涉及一种提高采收率用聚丙烯酰胺及其制备方法与应用。

背景技术：

1、伴随着常规油气藏的大规模开采和消耗，致密砂岩气、煤层气、页岩气等低渗透特低渗、深层高温非常规油气资源亟待开发利用。

2、三次采油是提高原油采收率的主要措施之一，其中聚合物驱油法占有重要地位。常用的驱油聚合物主要是聚丙烯酰胺。

3、聚丙烯酰胺是一种线型水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一。在水中，易与水形成氢键，易溶于水，水化后具有较大的水动力学体积。

4、聚丙烯酰胺调驱剂在油田增产方面被广泛应用，但是聚丙烯酰胺在地层水中容易水解，同时对地层水中的一些离子较为敏感，因此聚合物粘度会很快下降，再加之聚合物溶液在储层孔隙中经过强剪切后其聚合物分子链会发生变形和断裂，导致聚合物溶液粘度迅速下降，聚合物溶液会沿着储层的大孔道流动，降低了调驱聚合物的波及系数。

5、聚丙烯酰胺的质量在相当程度上决定了提高采收率的效果，许多科研工作者致力于对聚丙烯酰胺进行结构改造，使其具有增粘效果显著、耐剪切、高活性，从而能有效增加驱替液粘度，提高波及系数，增大波及体积。

6、cn105542073b公开一种用于聚合物驱采油的聚丙烯酰胺的制备方法，属于高分子技术领域。步骤：将阳离子单体、丙烯酰胺、三羟甲基甲胺、表面活性剂和水混合均匀，再向混合溶液中通入氮气；加入引发剂，升温，保持反应，降温，在混合物中加入丙烯酸羟乙酯、二甲基氯硅烷，再调节反应体系的ph值，升温，保持反应，结束后将所得的胶状产物取出，经切割、干燥、造粒、筛分，获得聚丙烯酰胺产品。该发明通过调节改性的聚丙烯酰胺在聚合时的单体反应顺序，先由阳离子单体与丙烯酰胺发生部分聚合，再由丙烯酸羟乙酯和二甲基氯硅烷继续进行聚合反应。但是该发明在浓度为1500mg/l时的粘度只有30mpa.s左右，作为聚合物驱油粘度偏低。

7、cn104448129b公开了一种油田用耐高温水解共聚物、制备方法及其在采油中的应用，主要解决以往技术中存在的高温高矿化度条件下聚丙烯酰胺水解稳定性差的问题。但是该发明分子结构中没有表面活性剂单元，只能起到普通聚合物驱油功能，没有降低油水界面张力，降低原油粘度驱油的功能。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足而提供一种提高采收率用聚丙烯酰胺及其制备方法与应用。本发明具有合成工艺简单、粘度高、抗剪切能力强、降粘效果好的特点。

2、为了实现上述目的，本发明的目的之一公开了一种提高采收率用聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺的分子结构式如下：

3、

4、其中：

5、m＝50000-500000；

6、n＝10000-200000；

7、p＝5000-100000。

8、优选地，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为25000000-30000000。

9、本发明的另一个目的提供了一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，所述制备方法包括：

10、(1)在第一反应器中加入5-氨基-4-羟基-1,3-苯二磺酸、甲醇、1,4-二溴-2-丁烯，通入氮气，置换掉反应器中的空气，用氢氧化钠溶液调节ph8-9，加热到40-50℃，保温反应20-30min，期间用氢氧化钠溶液维持ph6-7，加入4-(三氟甲氧基)苯甲胺，加热到40-50℃，保温反应30-60min，期间用氢氧化钠溶液维持ph6-7，减压蒸馏掉部分甲醇，加入去离子水，用盐酸调节ph1-2，降温到10℃以下，过滤，烘干得到功能单体；

11、(2)第二反应器通入氮气，加入丙烯酰胺、功能单体、3-甲基肉桂酸、磷酸二氢钾、去离子水，搅拌，得到混合物溶液，用氢氧化钠溶液调节ph7-8；

12、(3)向第二反应器滴加引发剂，反应器中的液体粘度逐渐上升，继续搅拌10-20min，加热升温到50-60℃，保温反应30-60min，用氢氧化钠溶液调节ph7-7.5，降温到40℃以下；

13、(4)将上述混合液造粒，得到产品提高采收率用聚丙烯酰胺。

14、在本发明中，优选地，步骤(1)中，基于1摩尔份的1,4-二溴-2-丁烯，所述5-氨基-4-羟基-1,3-苯二磺酸、4-(三氟甲氧基)苯甲胺的用量分别为0.8-1.2摩尔份、0.8-1.2摩尔份。

15、在本发明中，优选地，步骤(1)中，所述甲醇与1,4-二溴-2-丁烯的质量比为10-15:1。

16、在本发明中，优选地，步骤(1)中，所述部分甲醇为总甲醇质量的1/2-2/3。

17、在本发明中，优选地，步骤(1)中，所述去离子水与1,4-二溴-2-丁烯的质量比为15-20:1。

18、在本发明中，优选地，步骤(2)中，所述功能单体、3-甲基肉桂酸与丙烯酰胺的摩尔比为0.2-0.4：0.1-0.2：1。

19、在本发明中，优选地，步骤(2)中，所述磷酸二氢钾、去离子水与丙烯酰胺的质量比为0.1-0.2：6-8：1。

20、在本发明中，优选地，步骤(3)中，所述引发剂为过硫酸盐与亚硫酸氢钠的混合溶液，其中过硫酸盐的浓度为8-10wt％，亚硫酸氢钠的浓度为3-4wt％，引发剂与丙烯酰胺的重量比为0.2-0.4：1。

21、优选地，所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种。

22、本发明的提高采收率用聚丙烯酰胺合成的反应方程式如下：

23、

24、

25、本发明的提高采收率用聚丙烯酰胺是以丙烯酰胺、功能单体、3-甲基肉桂酸为单体的三元高分子聚合物。丙烯酰胺是主体；功能单体引入了三氟甲氧基、两个磺酸基等亲油亲水基团，加强了聚丙烯酰胺的表面活性；3-甲基肉桂酸中的苄基、羧基进一步加强了亲水亲油性能，可以大幅度提高驱油性能。功能单体、3-甲基肉桂酸引入了苯环结构，进一步加强了抗剪切能力，提高了堵水调剖能力，可以进一步提高驱油能力。

26、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

27、(1)本发明的提高采收率用聚丙烯酰胺具有较高的粘度，1500mg/l浓度粘度不低于60mpa·s；

28、(2)本发明的提高采收率用聚丙烯酰胺具有较强抗剪切能力，50℃、170s-的条件下，经过2h剪切，粘度保持率不低于95％；

29、(3)本发明的提高采收率用聚丙烯酰胺具有较好的原油降粘效果，在使用浓度为1500mg/l时对5500mpa·s的原油降粘率大于98.4％。

技术特征：

1.一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，基于1摩尔份的1,4-二溴-2-丁烯，所述5-氨基-4-羟基-1,3-苯二磺酸、4-(三氟甲氧基)苯甲胺的用量分别为0.8-1.2摩尔份、0.8-1.2摩尔份。

3.根据权利要求1所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甲醇与1,4-二溴-2-丁烯的质量比为10-15:1。

4.根据权利要求1所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述部分甲醇为总甲醇质量的1/2-2/3。

5.根据权利要求1所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述功能单体、3-甲基肉桂酸与丙烯酰胺的摩尔比为0.2-0.4：0.1-0.2：1。

6.根据权利要求1所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述磷酸二氢钾、去离子水与丙烯酰胺的质量比为0.1-0.2：6-8：1。

7.根据权利要求1所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述引发剂为过硫酸盐与亚硫酸氢钠的混合溶液，其中过硫酸盐的浓度为8-10wt％，亚硫酸氢钠的浓度为3-4wt％，引发剂与丙烯酰胺的重量比为0.2-0.4：1。

8.根据权利要求7所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种。

9.一种提高采收率用聚丙烯酰胺，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的分子结构式如下：

10.根据权利要求9所述一种提高采收率用聚丙烯酰胺，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为25000000-30000000。

技术总结本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种提高采收率用聚丙烯酰胺及其制备方法与应用。所述制备方法：在第一反应器中加入5‑氨基‑4‑羟基‑1,3‑苯二磺酸、甲醇、1,4‑二溴‑2‑丁烯，加热，保温反应，加入4‑(三氟甲氧基)苯甲胺，加热，保温反应，减压蒸馏，加入去离子水，降温过滤烘干得到功能单体；第二反应器加入丙烯酰胺、功能单体、3‑甲基肉桂酸、磷酸二氢钾、去离子水，搅拌，得到混合物溶液；向第二反应器滴加引发剂，搅拌，加热升温，保温反应，降温；造粒，得到产品提高采收率用聚丙烯酰胺。本发明具有合成工艺简单、粘度高、抗剪切能力强、降粘效果好的特点。技术研发人员：封兰芬,王建受保护的技术使用者：东营市盛聚化工有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18