CN102268166A - 一种用于油田堵水的三元共聚物的制备方法 - Google Patents

一种用于油田堵水的三元共聚物的制备方法 Download PDF

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王艳辉
高飞
李宜坤
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Abstract

一种用于油田堵水的三元共聚物的制备方法属于材料合成领域，发明步骤：搅拌下向混合液中加入单体，共聚物单体间的物料比为质量比3∶2∶1～3∶1∶1，单体浓度为10％～40％；用碱调节pH为7～9；加入添加剂纳米蒙脱土，纳米蒙脱土加入量为0.04％～1.6％；氮气保护下，加入交联剂，交联剂加入量为0.05～1％；随后加入引发剂，引发剂加入量为0.05～1％；升温至40～70℃聚合反应2～8h；所得产物经剪切造粒，于一定温度下烘干粉碎，即得粉末状三元共聚物。本发明所用原料价廉易得，操作过程简单，避免使用其它共聚方法，成本较其它路线大大降低，产品分子量较高；且产品的强度和吸水性能优异。

Description

一种用于油田堵水的三元共聚物的制备方法
技术领域
本发明属于材料合成领域，具体涉及一种用于油田堵水的三元共聚物的制备方法。
背景技术
丙烯酸/丙烯酰胺/二甲基二烯丙基氯化铵三元共聚物，简称AA/AM/DMDAAC三元共聚物，由阴离子单体、阳离子单体和非离子单体组成，化学结构如式(1)中所示：
Figure BSA00000143048600011
油井出水问题是油田开发过程中不了可避免要遇到的问题。对高渗透层(或裂缝)进行封堵，可以提高注入水的波及系数，从而提高原油采收率。传统的冻胶型堵水剂以聚丙烯酰胺为主要成分，由于其胶体稳定性等诸多问题而逐渐被新型调渗剂替代。共聚物型调渗剂以其“堵水不堵油”的良好油水选择性越来越受到国内外研究者的青睐，可以说共聚物型调渗剂具有非常可观的研发前景。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，采用共聚合方法，提供了一种新型的含添加剂的三元共聚物，本发明所提供的共聚物合成方法包括以下步骤(如反应式Ⅱ中所示)：
Figure BSA00000143048600021
搅拌下向混合液中加入单体，共聚物单体间的物料比为质量比3∶2∶1～3∶1∶1，单体浓度为10％～40％；用碱调节pH为7～9；加入添加剂纳米蒙脱土，纳米蒙脱土加入量为0.04％～1.6％；氮气保护下，加入交联剂，交联剂加入量为0.05～1％；随后加入引发剂，引发剂加入量为0.05～1％；升温至40～70℃聚合反应2～8h；所得产物经剪切造粒，于一定温度下烘干粉碎，即得粉末状三元共聚物。
其中，所述的阴离子单体为丙烯酸碱金属盐，丙烯酰胺甲基丙烷磺酸(AMPS)铵盐或碱金属盐，马来酸(顺丁烯二酸)，衣康酸(甲叉丁二酸)，苯乙烯磺酸，乙烯磺酸(或它的铵盐或碱金属盐)。优选丙烯酸。
其中，所述的阳离子型水溶性单体为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，丙烯酰胺或丙烯酸季铵盐衍生物(例如丙烯酰胺基乙基三甲基氯化铵)。优选二甲基二烯丙基氯化铵。
所述的非离子单体为丙烯酰胺，N-乙烯基乙酰胺，N-乙烯基-N-甲基乙酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，N-乙烯基甲酰胺(VF)，N-乙烯基-N-烷基乙酰胺，以上两种或多种的混合。优选丙烯酰胺。
所述的碱为碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钾，碳酸氢钾，氢氧化钠，氢氧化钾。优选氢氧化钠。
所述的引发剂为过硫酸钠，过硫酸铵，过硫酸钾偶氮二异丁腈，过氧化氢-亚铁盐，过硫酸铵-亚硫酸氢钠。优选过硫酸铵-亚硫酸氢钠。
所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，醛，酰胺，丙烯酰胺，异氰酸酯，金属盐，聚二烯丙酯单体或聚丙烯基单体，碳二亚胺交联剂，聚环氧化物。优选N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
所述的反应温度优选为40～70℃，优选的反应时间为2～8h，优选的单体浓度为10％～40％，优选的纳米蒙脱土含量为0.04％～1.6％。
本发明具有以下有益效果：
本发明所用原料价廉易得，操作过程简单，避免使用其它共聚方法，成本较其他路线大大降低，产品分子量较高；且产品的强度和吸水性能优异。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于下述实施方式。
具体实施方式
实施例1
含纳米蒙脱土的AA/AM/DMDAAC三元共聚物的制备
搅拌下将9.6g丙烯酸和9.88g60％的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液溶于450g去离子水中，继续搅拌至混合液透明。向混合液中加入将9.48g丙烯酰胺(AM)，缓慢滴加21.05g25％的NaOH水溶液调节丙烯酸pH至8.1。搅拌下加入0.02g纳米蒙脱土。溶液冷却至15℃并用氮气保护，加入5ml1％的N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶液。聚合反应由0.5ml1.5％过硫酸铵((NH4)2S2O8)做引发体系氧化剂，0.5ml 0.25％的NaHSO3做引发体系还原剂。水浴中溶液缓慢加热至35℃，加入引发体系氧化剂和还原剂，搅拌下反应，在温度达到40℃时单体完全聚合；所得产物经剪切造粒，于60℃下烘干粉碎，即得粉末状AA/AM/DMDAAC三元共聚物。
实施例2
含纳米蒙脱土的AA/AM/DMDAAC三元共聚物的制备：
搅拌下将4.8g丙烯酸和4.94g60％的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液溶于5g去离子水中，继续搅拌至混合液透明。向混合液中加入将4.74g丙烯酰胺，缓慢滴加8.46g30％的NaOH水溶液调节丙烯酸pH至8。搅拌下加入0.25g纳米蒙脱土。调节单体浓度为反应体系的30％。装置置于30℃水浴中，N2保护下滴加2.6ml1％N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和2.8ml 0.6％的NaHSO3溶液，搅拌均匀后再滴加3.8ml 1％的(NH4)2S2O8溶液，搅拌一定时间后将装置移至50℃水浴中反应一定时间后取出，所得产物经剪切造粒，于90℃下烘干粉碎，即得粉末状AA/AM/DMDAAC三元共聚物。
实施例3
含纳米蒙脱土的AA/AM/DMDAAC三元共聚物制备：
搅拌下将2.32g丙烯酸和2.39g60％的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液溶于5g去离子水中，继续搅拌至混合液透明。向混合液中加入将8.75g丙烯酰胺，缓慢滴加4.17g30％的NaOH水溶液调节丙烯酸pH至8。搅拌下加入0.17g纳米蒙脱土。装置置于30℃水浴中，N2保护下滴加2.4ml 1％N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和2.8ml 0.6％的NaHSO3溶液，搅拌均匀后再滴加3.8ml1％的(NH4)2S2O8溶液，搅拌一定时间后将装置移至50℃水浴中反应一定时间后取出，所得产物经剪切造粒，于90℃下烘干粉碎，即得粉末状AA/AM/DMDAAC三元共聚物。

Claims (1)

1.一种用于油田堵水的三元共聚物的制备，其特征在于，包括以下步骤：
搅拌下向混合液中加入单体，共聚物单体间的物料比为质量比3∶2∶1～3∶1∶1，单体浓度为10％～40％，用碱调节pH为7～9，加入添加剂纳米蒙脱土，纳米蒙脱土加入量为0.04％～1.6％，氮气保护下，加入交联剂，交联剂加入量为0.05～1％，随后加入引发剂，引发剂加入量为0.05～1％，升温至40～70℃聚合反应2～8h，所得产物经剪切造粒，于一定温度下烘干粉碎，即得粉末状三元共聚物；
其中，所述的阴离子单体为丙烯酸碱金属盐，丙烯酰胺甲基丙烷磺酸(AMPS)铵盐或碱金属盐，马来酸(顺丁烯二酸)，衣康酸(甲叉丁二酸)，苯乙烯磺酸，乙烯磺酸(或它的铵盐或碱金属盐)；所述的阳离子型水溶性单体为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，丙烯酰胺或丙烯酸季铵盐衍生物(例如丙烯酰胺基乙基三甲基氯化铵)；所述的非离子单体为丙烯酰胺，N-乙烯基乙酰胺，N-乙烯基-N-甲基乙酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，N-乙烯基甲酰胺(VF)，N-乙烯基-N-烷基乙酰胺，以上两种或多种的混合；所述的碱为碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钾，碳酸氢钾，氢氧化钠，氢氧化钾；所述的引发剂为过硫酸钠，过硫酸铵，过硫酸钾偶氮二异丁腈，过氧化氢-亚铁盐，过硫酸铵-亚硫酸氢钠；所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，醛，酰胺，丙烯酰胺，异氰酸酯，金属盐，聚二烯丙酯单体或聚丙烯基单体，碳二亚胺交联剂，聚环氧化物。
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