CN107759738A - 一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用。所述共聚物是由包括以下组分的原料聚合而成:各组份按重量百分比计,(1)30%~50%的丙烯酰胺;(2)25%~35%的温敏性大分子单体;(3)25%~35%的N‑乙烯基吡咯烷酮;(4)引发剂所述温敏性大分子单体由具有聚合活性的不饱和碳‑碳双键和具有温敏性质的聚合物链段组成的。本发明共聚物的水溶液黏度在一定温度范围内随温度升高而升高,即该共聚物的水溶液具有热增黏的性质,在高温、高盐条件下其水溶液具有较高的表观黏度,在高温、高盐地质环境下的钻完井及三次采油作业中具有良好的应用前景。

Description

一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及石油开采领域,进一步地说,是涉及一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用。
背景技术
石油勘探及开采过程中,比如石油钻井、完井、修井以及聚合物驱油等施工及生产作业过程中,为满足优、快、安全作业需要,有必要向工作流体中添加各种水溶性聚合物以调控工作流体的流变性能,在添加的各种水溶性聚合物中,增黏剂是一种重要的添加剂。随着石油勘探及开采范围的扩大,作业中越来越多的遇到高温、高矿化度的地质环境,在这种环境下,现有的常规聚合物增黏剂如生物聚合物、纤维素改性物、部分水解聚丙烯酰胺及其共聚物等由于耐温、耐盐性能所限,实际应用效果难以达到预期。因此,有必要研制新的具有良好耐温、耐盐性能的水溶性聚合物增黏剂,以满足高温、高矿化度环境下石油勘探及开采的需要。
研制耐温、耐盐聚合物增黏剂,其中一个重要的技术路线是将耐温、耐盐单体与丙烯酰胺共聚得到耐温、耐盐丙烯酰胺共聚物。例如美国专利US 4644020将N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺共聚得到丙烯酰胺/乙烯基吡咯烷酮共聚物,由于乙烯基吡咯烷酮对酰胺基团的水解有保护作用,因而该共聚物具有优异的抗水解能力,在高温、高盐条件下其水溶液的粘度保持率比普通部分水解丙烯酰胺高。但由于该聚合物的分子量较低,其性能达不到钻完井液增黏剂或聚合物驱油的应用要求。中国专利CN 1611562A发明了一种含有磺酸根基团的三元共聚物驱油剂,该共聚物在90℃下溶液粘度保留率比普通部分水解聚丙烯酰胺高10倍左右。但该专利着重于提高共聚物的耐温耐盐性能,没有说明在矿化度大于30000mg/L条件下聚合物粘度是否达到三次采油聚合物驱的使用要求。中国专利CN1240795A公开了一种耐温耐盐共聚物增稠剂,该共聚物的特征是分子中含有两亲性大单体链节,显示出比普通部分水解聚丙烯酰胺更好的耐温耐盐性,但该共聚物中的两亲性支链通过酯键与主链相连,在高温下酯键易发生水解,影响聚合物的稳定性。中国发明专利201010593450.8公开了一种钻井液用抗高温增粘剂及其制备方法,该专利公布的增粘剂是一种淀粉和瓜尔胶的环氧化物改性物,制备的增粘剂在淡水钻井液中抗温150℃,在海水钻井液中抗温130℃,但这样的产品性能指标尚不能达到井温160℃以上的应用要求。此外中国发明专利201110184384.3公开了一种磺化改性聚丙烯酰胺增粘剂及其制备方法并在专利说明书中说明该产品具有良好的增粘及调节流型的能力,能在高温、高盐、高钙镁离子等苛刻条件下保持钻井液的粘度。由于该专利说明书只提供了产品的制备方法而未提供产品的具体性能评价数据,因此实际发明效果尚未可知。美国发明专利US7651980B2公开了一种由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及N-乙烯基吡咯烷酮组成的三元共聚物及其制备方法和应用,该共聚物作为钻井液增粘剂时耐温最高可达260℃,但仅限于淡水钻井液的情况,并未涉及在钻井液中钠盐、钙盐含量较高时的增粘效果评价。
热增黏聚合物是一类其水溶液黏度在一定温度范围内随着温度升高而增加的聚合物。欧洲专利EP 0583814A1和美国专利US 6689856B2公开了一类由水溶性主链(聚丙烯酸类、离子型丙烯酰胺类聚合物等)和温敏性侧链(聚氧乙烯)组成的接枝共聚物,这类共聚物的水溶液黏度随温度的升高而增加。该专利说明所发明的聚合物主要应用于化妆品等个人护理产品领域,没有涉及石油勘探及开采方面的应用。中国专利CN 99809433.1公开了一种具有热增黏性质的聚合物组合物并指出其应用是作为纸张(板)的涂布浴。中国专利CN200810095791.5公开了一种非离子热增黏水溶性聚合物并说明其可应用于油气开采的各个环节,但这种聚合物中含有丙烯酸酯结构单元,含有丙烯酸酯结构单元的聚合物在高温高盐和溶液pH值偏酸性或偏碱性条件下性能不稳定。
因此,开发出一种热增黏聚合物能够“主动”地根据环境温度的变化而对自身性质作出响应,利用其水溶液黏度随温度升高而增加的性质,适用于高温、高盐地质条件的新一代“智能”耐温、耐盐石油钻完井及聚合物驱油增黏剂是目前需要亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题,本发明提供了一种水溶性热增黏共聚物、制备方法及应用。可以在使用浓度和高温、高盐条件下显示出热增黏的特性,适合应用于高温、高盐地质环境下钻井、完井、修井及油田三次采油聚合物驱油剂和调剖堵水剂等。
本发明的目的之一是提供一种水溶性热增黏共聚物。
所述共聚物是由包括以下组分的原料聚合而成:
各组份按重量百分比计,
(1)30%~50%的丙烯酰胺;优选为40%~45%;
(2)25%~35%的温敏性大分子单体;优选为28%~30%;
(3)25%~35%的N-乙烯基吡咯烷酮;优选为27%~30%。
(4)引发剂
所述温敏性大分子单体由具有聚合活性的不饱和碳-碳双键和具有温敏性质的聚合物链段组成的,其中,温敏性聚合物链段为N-乙烯基己内酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺的共聚物;
所述温敏性大分子单体是按以下步骤制备:
将N-乙烯基己内酰胺、N,N'-二甲基丙烯酰胺、巯基乙胺盐酸盐和甲醇混合均匀,反复充氮气除氧后加入偶氮二异丁腈;
N-乙烯基己内酰胺和N,N'-二甲基丙烯酰胺摩尔比(1~1.2):1,巯基乙胺盐酸盐用量为乙烯基己内酰胺和N,N'-二甲基丙烯酰胺总摩尔数的1~1.5%;
甲醇用量为N-乙烯基己内酰胺、N,N'-二甲基丙烯酰胺、巯基乙胺盐酸盐三者总重量的5~6倍;
65~70℃下反应1-24小时,蒸除溶剂后得到固体物,用热水对所得固体物反复纯化;纯化固体物、N,N'-二环己基碳酰亚胺、甲基丙烯酸(或丙烯酸)和二氯甲烷混合均匀,滴加8~10%碳酸钠溶液,5℃下反应1-6小时,将水相干燥后得到固体物,用丙酮和乙醚混合液对固体物进行纯化后得到所述的温敏性大分子单体;
纯化固体物和甲基丙烯酸(或丙烯酸)重量比(2~3):1,N,N'-二环己基碳酰亚胺用量为纯化固体物和甲基丙烯酸(或丙烯酸)重量的2~5%,二氯甲烷用量为纯化固体物、N,N'-二环己基碳酰亚胺、甲基丙烯酸(或丙烯酸)三者总重量的5-6倍。
所述引发剂为氧化剂、还原剂和2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐的混合物;
以丙烯酰胺、温敏性大分子单体和N-乙烯基吡咯烷酮总重为100%计,
氧化剂为0.0002wt%~0.1wt%;优选为0.001wt%~0.08wt%;
还原剂为0.0004wt%~0.2wt%;优选为0.0008wt%~0.008wt%;
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐为0.0006wt%~0.3wt%;优选为0.0008wt%~0.08wt%。
所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种;所述还原剂为尿素、草酸中的一种。
本发明的目的之二是提供一种水溶性热增黏共聚物的制备方法。
所述水溶性热增黏共聚物是通过自由基聚合反应得到的,所采用的聚合方法是溶液聚合法,加入丙烯酰胺、温敏性大分子单体和N-乙烯基吡咯烷酮总重量为反应起始溶液总重的5wt%~50wt%,优选为20wt%~40wt%,更优选为25wt%~35wt%。
所述的反应起始溶液的pH值为8~12;优选为9~11;
所述的反应起始溶液的温度为0℃~80℃;优选为5℃~50℃;更优选为10℃~40℃;
聚合反应的反应时间为0.5小时~24小时,优选为2小时~8小时。
具体包括以下步骤:
(1)去离子水中加入所述用量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮及温敏性大分子单体,使溶液中单体总浓度为5wt%~50wt%,搅拌使单体全部溶解;
(3)溶液温度为0℃~80℃,搅拌下通入氮气30~60分钟,然后加入引发剂引发反应,反应0.5小时~24小时。
(4)反应结束后,降温、出料、切割、干燥、粉碎,得到粉末状所述的水溶性热增黏共聚物。
本发明的目的之三是提供一种水溶性共聚物在石油开采过程中的应用。
本发明具体可通过以下所述技术方案实现的:
一种热增黏水溶性共聚物,包含由以下组分经自由基聚合反应得到的聚合物:按加入单体重量百分比计,
(1)30%~50%的丙烯酰胺(单体A);
(2)25%~35%的温敏性大分子单体(单体B);
(3)25%~35%的N-乙烯基吡咯烷酮(单体C)。
所述的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮单体为市售工业化产品,所述的温敏性大分子单体为自制产品。所述的热增黏共聚物是通过自由基聚合反应得到的,所采用的聚合方法是普通溶液聚合法。所述的聚合反应加入单体的总量在反应起始溶液中含量为5%~50%(重量份数比),优选方案为20%~40%(重量),更优选方案为25%~35%(重量);所述聚合反应起始溶液的pH值为8~12,优选方案为9~11;所述聚合反应起始溶液的温度为0℃~80℃,优选方案为5℃~50℃,更优选方案为10℃~40℃;所述聚合反应的反应时间为0.5小时~24小时,优选方案为2小时~8小时。所述的聚合反应,按加入单体总重量的百分比加入多组分复合引发剂引发聚合,所用的引发剂为:氧化剂0.0008%~0.1%(重量),优选方案为0.001%~0.08%(重量);还原剂0.0004%~0.2%(重量),优选方案为0.0008%~0.008%(重量);2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐(V50)0.0006%~0.3%(重量),优选方案为0.0008%~0.08%(重量)。所述中使用的氧化剂可以是过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种,所用的还原剂可以是尿素、草酸中的一种。
本发明的热增黏水溶性共聚物的制备方法包括以下几个步骤:
(1)温敏性大分子单体(单体B)的制备:将N-乙烯基己内酰胺、N,N'-二甲基丙烯酰胺、巯基乙胺盐酸盐和甲醇混合均匀,反复充氮气除氧后加入偶氮二异丁腈,65℃下反应1-24小时,蒸除溶剂后得到固体物,用热水对所得固体物反复纯化。将纯化固体物、N,N'-二环己基碳酰亚胺、甲基丙烯酸(或丙烯酸)和二氯甲烷混合均匀,滴加10%碳酸钠溶液,5℃下反应1-6小时,将水相干燥后得到固体物,用丙酮和乙醚混合液对固体物进行纯化后得到所述的温敏性大分子单体B。
(2)向装备有搅拌器和控温器的反应釜中加入适量的去离子水,搅拌下加入所需重量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮及所述的温敏性大分子单体,补加去离子水使溶液中单体总浓度为5%~50%(重量),搅拌使单体全部溶解。
(3)启动控温装置,控制单体溶液温度为0℃~80℃,同时,搅拌下通入氮气30~60分钟,然后加入所需用量的引发剂引发反应,反应0.5小时~24小时。
(4)反应结束后,降温、出料、切割、干燥、粉碎,得到粉末状聚合物产品。
通过上述反应得到的热增黏共聚物的粘均分子量为10万~300万,所述聚合物的粘均分子量是按照国家标准GB12005.10-92、GB12005.1-89及GB/T1632-93提供的方法进行测量得到的。
通过上述反应得到的热增黏共聚物的溶解时间小于2小时(按照胜利石油管理局企业标准Q/SH1020 1572-2006的方法测定),可满足工业现场配制工作流体的要求。
本发明的水溶性热增黏共聚物应用于石油勘探及开采的各个过程,包括钻井、完井、修井以及聚合物驱油过程等。具体的说,是将本发明的共聚物配制成一定浓度的水溶液应用于石油勘探及开采的各个过程。该溶液在使用浓度和高温、高盐条件下显示出热增黏的特性,适合应用于高温、高盐地质环境下钻井、完井、修井及油田三次采油聚合物驱油剂和调剖堵水剂等。
本发明的水溶性热增黏共聚物分子结构中的侧链是通过C-N键与主链相互连接的,分子中不含有丙烯酸酯结构单元。C-N键在高温、高盐或酸、碱条件下的水解稳定性优于酯键。因此,本发明的水溶性共聚物具有良好的抗高温降解能力。
与部分水解聚丙烯酰胺等常规聚合物的水溶液黏度随温度升高而显著下降不同的是,本发明所提供的共聚物的水溶液黏度在一定温度范围内随温度升高而升高,即该共聚物的水溶液具有热增黏的性质,在高温、高盐条件下其水溶液具有较高的表观黏度,在高温、高盐地质环境下的钻完井及三次采油作业中具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步说明本发明。
以下所述实施例详细对本发明进行说明,在这些实施例中,除另有说明外,各等份和百分比均以重量百分比计。
本发明实施例中聚合物的粘均分子量是按照国家标准GB12005.10-92、GB12005.1-89及GB/T1632-93提供的方法进行测定的。
本发明实施例中聚合物的溶解时间是按照胜利石油管理局企业标准Q/SH10201572-2006的方法进行测定的。
本发明实施例中聚合物水溶液的表观粘度的测量方法之一是采用BROOKFIELD公司提供的DV-ⅢULTRA型旋转粘度计进行测量;方法之二是利用青岛海通达专用仪器厂生产的ZNN-D6型电动六速旋转粘度计进行测量。
本发明实施例中聚合物耐温耐盐性能的评价方法是,首先,配制含有一定钠及钙、镁离子浓度的水溶液,然后搅拌下向溶液中加入不同重量的本发明所述的共聚物,至共聚物全部溶解后得到不同浓度的聚合物溶液;然后,室温下采用ZNN-D6型电动六速旋转粘度计测定溶液表观黏度;测定结束后将聚合物溶液转移至青岛海通达专用仪器厂生产的XGRL-4A型高温滚子炉中,在不同温度下老化16小时;最后,室温下测定经过老化处理后的聚合物溶液的表观黏度,对比老化前、后聚合物溶液黏度的变化情况,以溶液黏度变化大小作为衡量共聚物耐温耐盐性能的指标。
实施例1
温敏性大分子单体(单体B)的制备:将N-乙烯基己内酰胺1392g、N,N'-二甲基丙烯酰胺991.3g、巯基乙胺盐酸盐23g和甲醇12kg加入反应器中,混合均匀,通入氮气45分钟后加入偶氮二异丁腈8.0g,65℃下反应8小时,减压蒸除溶剂后得到固体物,用热水对所得固体物反复纯化3次。将纯化后得到的固体物1858g、N,N'-二环己基碳酰亚胺49.5g、甲基丙烯酸620g和二氯甲烷12.5升混合均匀,滴加8%碳酸钠溶液,5℃下反应5小时,将水相冷冻干燥后得到固体物,用丙酮和乙醚混合液对固体物进行纯化后得到温敏性大分子单体B。
温敏性大分子单体(单体B)的制备:将N-乙烯基己内酰胺1392g、N,N'-二甲基丙烯酰胺825.8g、巯基乙胺盐酸盐34g和甲醇13.3kg加入反应器中,混合均匀,通入氮气45分钟后加入偶氮二异丁腈8.0g,70℃下反应8小时,减压蒸除溶剂后得到固体物,用热水对所得固体物反复纯化3次。将纯化后得到的固体物1720g、N,N'-二环己基碳酰亚胺103.2g、甲基丙烯酸344g和二氯甲烷12.5升混合均匀,滴加10%碳酸钠溶液,5℃下反应5小时,将水相冷冻干燥后得到固体物,用丙酮和乙醚混合液对固体物进行纯化后得到温敏性大分子单体B。
实施例2
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入34g丙烯酰胺,33gN-乙烯基吡咯烷酮,和33g温敏性大分子单体B,完全溶解后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为11;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为10℃,搅拌下通入氮气,30分钟后加入2%过硫酸钾溶液2.2g,2wt%尿素溶液1.8g,0.05gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状聚合物产品。测得该聚合物粘均分子量为52万,溶解时间35分钟。
实施例3
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入50g丙烯酰胺,25gN-乙烯基吡咯烷酮,和25g温敏性大分子单体B,完全溶解后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为12;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为10℃,搅拌下通入氮气,30分钟后加入2%过硫酸钾溶液3g,2wt%尿素溶液2g,0.08gV50,反应12小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状聚合物产品。测得该聚合物粘均分子量为120万,溶解时间40分钟。
实施例4
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入30g丙烯酰胺,35gN-乙烯基吡咯烷酮,和35g温敏性大分子单体B,完全溶解后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为11;用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为10℃,搅拌下通入氮气,30分钟后加入2%过硫酸钾溶液2.2g,2wt%尿素溶液1.8g,0.05gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状聚合物产品。测得该聚合物粘均分子量为55万,溶解时间38分钟。
实施例5
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入30g丙烯酰胺,35gN-乙烯基吡咯烷酮,和35g温敏性大分子单体B,完全溶解后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为12;用去离子水调节使单体浓度为5%;调节起始温度为10℃,搅拌下通入氮气,30分钟后加入2%过硫酸钾溶液2.2g,2wt%尿素溶液1.8g,0.05gV50,反应8小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状聚合物产品。测得该聚合物粘均分子量为36万,溶解时间30分钟。
实施例6
除聚合反应时间为3小时外,其余同实施例2。测得该聚合物粘均分子量为25万,溶解时间20分钟。
比较例
向装备有搅拌器、控温器、导气管和回流冷凝器的聚合反应釜中加入200g去离子水,搅拌下加入45g丙烯酸,搅拌均匀后用30%氢氧化钠溶液调节至pH值为11;加入55g丙烯酰胺,搅拌均匀后用去离子水调节使单体浓度为30%;调节起始温度为5℃,搅拌下通入氮气,45分钟后加入2%过硫酸钾溶液2g,2wt%尿素溶液2g,0.02gV50,反应10小时后降温、出料、切割,冷冻干燥、粉碎,得到粉末状聚合物产品。测得该聚合物粘均分子量为380万,溶解时间40分钟。实施例7
保持聚合物和矿物盐浓度不变的条件下,测量实施例2~4和比较例中所制备的聚合物的水溶液在不同温度下的表观粘度,观察聚合物溶液表观粘度随温度的变化情况。具体做法是:首先,按照胜利石油管理局企业标准Q/SH10201572-2006的方法配制总矿化度为19334mg/L(其中钙离子和镁离子总浓度为514mg/L)的模拟矿藏水;然后,以该模拟矿藏水为溶剂配制浓度为1%(重量百分浓度)的聚合物溶液,室温下搅拌24小时;最后,在BROOKFIELD公司提供的DV-ⅢULTRA型旋转粘度计上测量聚合物溶液在不同温度下的表观粘度,测量时剪切速率恒定为25s-1,测量温度区间为30℃~90℃,升温速率为2℃/分钟,测量结果列于表1。
表1聚合物水溶液在不同温度下的表观粘度(mPa.s)
从表1可见,丙烯酰胺和丙烯酸共聚物(部分水解聚丙烯酰胺)水溶液粘度随温度升高而下降,而本发明提供的新型共聚物水溶液的粘度随温度升高而增加,即本发明提供的聚合物具有明显的热增黏性质,属于一种典型的热增黏聚合物。
实施例8
按照实施例5中所提供的方法,以总矿化度为19334mg/L(其中钙离子和镁离子总浓度为514mg/L)的模拟矿藏水为溶剂,实施例2~4以及对比例中制备的聚合物为溶质,配制浓度为1%(重量百分浓度)的聚合物溶液,分别测定30℃以及经过90℃、120℃、150℃、180℃下老化16小时以后的聚合物溶液表观黏度,测定结果列于表2。
表2聚合物水溶液经不同温度下老化后的表观粘度(mPa.s)
从表2可见,比较例制备的丙烯酰胺和丙烯酸共聚物水溶液经高温老化后其黏度明显下降,而本发明提供的新型热增黏共聚物水溶液经高温老化以后其黏度变化很小,表明本发明提供的共聚物具有良好的耐温耐盐性能。

Claims (10)

1.一种水溶性热增黏共聚物,其特征在于所述共聚物是由包括以下组分的原料聚合而成:
各组份按重量百分比计,
(1)30%~50%的丙烯酰胺;
(2)25%~35%的温敏性大分子单体;
(3)25%~35%的N-乙烯基吡咯烷酮;
(4)引发剂;
所述温敏性大分子单体由具有聚合活性的不饱和碳-碳双键和具有温敏性质的聚合物链段组成的,其中,温敏性聚合物链段为N-乙烯基己内酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺的共聚物;
所述引发剂为氧化剂、还原剂和2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐的混合物;
以丙烯酰胺、温敏性大分子单体和N-乙烯基吡咯烷酮总重为100%计,
氧化剂为0.0002wt%~0.1wt%;
还原剂为0.0004wt%~0.2wt%;
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐为0.0006wt%~0.3wt%。
2.如权利要求1所述的水溶性热增黏共聚物,其特征在于:
氧化剂为0.001wt%~0.08wt%;
还原剂为0.0008wt%~0.008wt%;
2,2-偶氮二(2-咪基丙基)二盐酸盐为0.0008wt%~0.08wt%。
3.如权利要求1所述的水溶性热增黏共聚物,其特征在于:
各组份按重量百分比计,
丙烯酰胺 40%~45%;
温敏性大分子单体 28%~30%;
N-乙烯基吡咯烷酮 27%~30%。
4.如权利要求1所述的水溶性热增黏共聚物,其特征在于:
所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种;所述还原剂为尿素、草酸中的一种。
5.如权利要求1所述的水溶性热增黏共聚物,其特征在于:
所述温敏性大分子单体是按以下步骤制备:
将N-乙烯基己内酰胺、N,N'-二甲基丙烯酰胺、巯基乙胺盐酸盐和甲醇混合均匀,反复充氮气除氧后加入偶氮二异丁腈;
N-乙烯基己内酰胺和N,N'-二甲基丙烯酰胺摩尔比(1~1.2):1,巯基乙胺盐酸盐用量为乙烯基己内酰胺和N,N'-二甲基丙烯酰胺总摩尔数的1~1.5%;
甲醇用量为N-乙烯基己内酰胺、N,N'-二甲基丙烯酰胺、巯基乙胺盐酸盐三者总重量的5~6倍;
65~70℃下反应1-24小时,蒸除溶剂后得到固体物,纯化;纯化固体物、N,N'-二环己基碳酰亚胺、甲基丙烯酸(或丙烯酸)和二氯甲烷混合均匀,滴加8~10%碳酸钠溶液,5~10℃下反应1-6小时,将水相干燥后得到固体物,用丙酮和乙醚混合液对固体物进行纯化后得到所述的温敏性大分子单体;
纯化固体物和甲基丙烯酸(或丙烯酸)重量比(2~3):1,N,N'-二环己基碳酰亚胺用量为纯化固体物和甲基丙烯酸(或丙烯酸)重量的2~5%,二氯甲烷用量为纯化固体物、N,N'-二环己基碳酰亚胺、甲基丙烯酸(或丙烯酸)三者总重量的5-6倍。
6.一种如权利要求1~5之一所述的水溶性热增黏共聚物的制备方法,其特征在于:
所述水溶性热增黏共聚物是通过自由基聚合反应得到的,所采用的聚合方法是溶液聚合法,加入丙烯酰胺、温敏性大分子单体和N-乙烯基吡咯烷酮总重量为反应起始溶液总重的5wt%~50wt%;
所述的反应起始溶液的pH值为8~12;
所述的反应起始溶液的温度为0℃~80℃;
聚合反应的反应时间为0.5小时~24小时。
7.如权利要求6所述的水溶性热增黏共聚物的制备方法,其特征在于:
加入丙烯酰胺、温敏性大分子单体和N-乙烯基吡咯烷酮总重量为反应起始溶液总重的20wt%~40wt%;
所述的反应起始溶液的pH值为9~11;
所述的反应起始溶液的温度为5℃~50℃;
聚合反应的反应时间为2小时~8小时。
8.如权利要求7所述的水溶性热增黏共聚物的制备方法,其特征在于:
加入丙烯酰胺、温敏性大分子单体和N-乙烯基吡咯烷酮总重量为反应起始溶液总重的25wt%~35wt%;
所述的反应起始溶液的温度为10℃~40℃。
9.如权利要求8所述的水溶性热增黏共聚物的制备方法,其特征在于所述方法包括:
(1)去离子水中加入所述用量的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮及温敏性大分子单体,使溶液中单体总浓度为5wt%~50wt%,搅拌使单体全部溶解;
(3)溶液温度为0℃~80℃,搅拌下通入氮气30~60分钟,然后加入引发剂引发反应,反应0.5小时~24小时;
(4)反应结束后,降温、出料、切割、干燥、粉碎,得到粉末状所述的水溶性热增黏共聚物。
10.如权利要求1~5之一所述的水溶性共聚物在石油开采过程中的应用。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108586671A (zh) * 2018-04-07 2018-09-28 四川大学 一种阴离子型热增黏水溶性聚合物及其制备方法和应用
CN112143478A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 中国石油化工股份有限公司 一种温敏盐敏型驱油组合物和驱替液及其制备方法及应用
CN112955522A (zh) * 2018-11-06 2021-06-11 Spcm股份公司 通过注入水性聚合物组合物提高油采收率的方法
CN113201096A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 中国石油大学(华东) 一种温增黏型活性聚合物降黏剂及其制备方法与应用
CN113372485A (zh) * 2021-08-13 2021-09-10 山东诺尔生物科技有限公司 一种油包水型纳米乳液、纳米乳液复合响应型变粘酸稠化剂及其制备方法
CN114525122A (zh) * 2022-02-28 2022-05-24 延安双丰集团有限公司 一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578201A (en) * 1984-03-05 1986-03-25 Phillips Petroleum Company N-vinyl lactam/unsaturated amide copolymers in thickened acid compositions
WO2000000528A1 (fr) * 1998-06-26 2000-01-06 Rhodia Chimie Composition thermoepaississante pour bains de couchage a base d'un copolymere possedant une temperature critique inferieure de solubilite
EP1935396A1 (fr) * 2006-12-22 2008-06-25 L'Oreal Procédé de déformation permanente des fibres kératiniques comprenant une étape d'application d'une composition reéuctrice faiblement concentrée et une étape intermédiaire de séchage
WO2009156229A2 (de) * 2008-06-27 2009-12-30 Construction Research & Technology Gmbh Zeitverzögerte superabsorbierende polymere
CN102050913A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种耐温抗盐接枝型聚丙烯酰胺及其制法
CN102050926A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种耐温抗盐接枝型聚丙烯酰胺及其制备方法
CN102369254A (zh) * 2008-12-18 2012-03-07 巴斯夫欧洲公司 阻塞地层的方法
CN102464782A (zh) * 2010-11-05 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 热增稠水溶性三元共聚物及其制法和应用
CN102464781A (zh) * 2010-11-05 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 一种热增稠三元共聚物及其制法和应用
CN104231156A (zh) * 2014-09-19 2014-12-24 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 清洁压裂液增稠剂及其制备方法
CN105073944A (zh) * 2013-03-12 2015-11-18 艺康美国股份有限公司 温度敏感的粘弹性井处理液

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578201A (en) * 1984-03-05 1986-03-25 Phillips Petroleum Company N-vinyl lactam/unsaturated amide copolymers in thickened acid compositions
WO2000000528A1 (fr) * 1998-06-26 2000-01-06 Rhodia Chimie Composition thermoepaississante pour bains de couchage a base d'un copolymere possedant une temperature critique inferieure de solubilite
EP1935396A1 (fr) * 2006-12-22 2008-06-25 L'Oreal Procédé de déformation permanente des fibres kératiniques comprenant une étape d'application d'une composition reéuctrice faiblement concentrée et une étape intermédiaire de séchage
WO2009156229A2 (de) * 2008-06-27 2009-12-30 Construction Research & Technology Gmbh Zeitverzögerte superabsorbierende polymere
CN102369254A (zh) * 2008-12-18 2012-03-07 巴斯夫欧洲公司 阻塞地层的方法
CN102050913A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种耐温抗盐接枝型聚丙烯酰胺及其制法
CN102050926A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种耐温抗盐接枝型聚丙烯酰胺及其制备方法
CN102464782A (zh) * 2010-11-05 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 热增稠水溶性三元共聚物及其制法和应用
CN102464781A (zh) * 2010-11-05 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 一种热增稠三元共聚物及其制法和应用
CN105073944A (zh) * 2013-03-12 2015-11-18 艺康美国股份有限公司 温度敏感的粘弹性井处理液
CN104231156A (zh) * 2014-09-19 2014-12-24 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 清洁压裂液增稠剂及其制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108586671B (zh) * 2018-04-07 2019-06-04 四川大学 一种阴离子型热增黏水溶性聚合物及其制备方法和应用
WO2019192629A1 (zh) * 2018-04-07 2019-10-10 四川大学 一种阴离子型热增黏水溶性聚合物及其制备方法和应用
US10947334B2 (en) 2018-04-07 2021-03-16 Sichuan University Anionic thermoviscosifying water-soluble polymers, preparation method and application thereof
CN108586671A (zh) * 2018-04-07 2018-09-28 四川大学 一种阴离子型热增黏水溶性聚合物及其制备方法和应用
CN112955522A (zh) * 2018-11-06 2021-06-11 Spcm股份公司 通过注入水性聚合物组合物提高油采收率的方法
CN112955522B (zh) * 2018-11-06 2023-08-11 爱森集团 通过注入水性聚合物组合物提高油采收率的方法
CN112143478B (zh) * 2019-06-28 2022-09-30 中国石油化工股份有限公司 一种温敏盐敏型驱油组合物和驱替液及其制备方法及应用
CN112143478A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 中国石油化工股份有限公司 一种温敏盐敏型驱油组合物和驱替液及其制备方法及应用
CN113201096A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 中国石油大学(华东) 一种温增黏型活性聚合物降黏剂及其制备方法与应用
CN113201096B (zh) * 2021-04-30 2022-07-22 中国石油大学(华东) 一种温增黏型活性聚合物降黏剂及其制备方法与应用
CN113372485B (zh) * 2021-08-13 2021-10-29 山东诺尔生物科技有限公司 一种油包水型纳米乳液、纳米乳液复合响应型变粘酸稠化剂及其制备方法
CN113372485A (zh) * 2021-08-13 2021-09-10 山东诺尔生物科技有限公司 一种油包水型纳米乳液、纳米乳液复合响应型变粘酸稠化剂及其制备方法
CN114525122A (zh) * 2022-02-28 2022-05-24 延安双丰集团有限公司 一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法

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