CN109705264A - 一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酰胺、丙烯酸钠水溶液、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、助溶剂、高温稳定剂、去离子水依次加入配料罐中，开启搅拌将物料混合均匀至完全溶解后，调pH值，并开启冷媒将物料降温至3‑5℃；将降温好的物料泵入聚合釜中，通入氮气除氧，并依次加入链转移剂、螯合剂、偶氮二异丙基咪唑啉、氧化剂和还原剂，溶液发粘后，停氮气，聚合反应完成后，再老化2小时，经一次造粒、高温动态水解、二次造粒、烘干、粉碎、筛分后，得到耐温抗盐聚丙烯酰胺成品。本发明制得的耐温抗盐聚丙烯酰胺，具有分子量高、粘度高，在高温高矿化度的环境降解慢等特点。

Description

一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法

技术领域

本发明属水溶性高分子合成领域，具体涉及一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法。

背景技术

三次采油技术的主剂是聚合物，其原理是通过提高水的波及系数来提高原油采收率。在一定条件下，聚合物的驱油效果主要取决于聚合物性能。目前部分水解聚丙烯酰胺是三次采油中使用最多的主剂，但在应用中存在耐温性差、耐盐性差、溶解性差等问题。

聚丙烯酰胺的均聚后水解工艺，聚合稳定、重复性好，可制得高分子量聚丙烯酰胺产品。但现有的普通水解器存在水解剂与胶粒混合不均匀、升温慢，造成产品分子量低、溶解性差，生产周期长且无法在油田进一步的应用。我们分析产生这些问题的原因有：

（1）加水解剂时物料温高且胶粒大小不均匀，未等混合均匀就发粘；

（2）升温慢，水解时间长对胶粒剪切大，造成分子量下降。

发明内容

针对现有产品与技术的不足，本发明的目的在于提供一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，添加部分功能单体、高温稳定剂、助溶剂提高产品的抗盐性和溶解性，并通过高温动态水解工艺克服传统水解工艺的不足；由该方法制备的产品具有溶解快、耐温抗盐性好、生产周期短等特点。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：

（1）将丙烯酰胺、丙烯酸钠水溶液、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、助溶剂、高温稳定剂、去离子水搅拌混合均匀至完全溶解，加碱调pH至4.4-4.5，开启冷媒将物料降温至3-5℃；其中，各组分的质量百分比如下：

丙烯酰胺20-25%，

丙烯酸钠水溶液1-3%，

2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2-8%，

助溶剂1-2%，

高温稳定剂1-2%，

去离子水60-75%；

其中：

所述丙烯酸钠水溶液为质量分数为15-25%的丙烯酸钠水溶液；

所述助溶剂为尿素、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇6000中一种或几种的组合；

所述高温稳定剂为硫脲；

（2）将降温好的物料泵入聚合釜，并依次加入链转移剂、螯合剂、偶氮二异丙基咪唑啉，通高压氮气除氧，然后加入氧化剂和还原剂，待体系温度升高4-6℃后，停氮气，密封，进行聚合反应；当体系温度不再升高时即聚合反应完成，再老化2小时得到聚丙烯酰胺胶块，其中，上述各组分占步骤（1）所配物料的质量百分比如下：

链转移剂0.002-0.003%，

螯合剂0.004-0.005%，

偶氮二异丙基咪唑啉0.005-0.007%，

氧化剂0.002-0.003%

还原剂0.0011-0.0024%；

其中：

所述链转移剂为甲酸钠；

所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠；

所述氧化剂为过硫酸钾；

所述还原剂为亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵中一种或两种的组合；

（3）将聚丙烯酰胺胶块经一次造粒成为均匀大小的聚丙烯酰胺胶粒后送至高温动态水解机，高温动态水解机内部温度保持40℃，搅拌并快速加入颗粒助溶剂、分散剂以及水解剂，然后使高温动态水解机在30分钟内升温至105℃，并保持30分钟；

（4）然后，将水解后的聚丙烯酰胺进行二次造粒，经烘干，粉碎、筛分后得到成品。

进一步的，所述步骤（1）中的碱为液碱。

进一步的，所述步骤（2）中，待体系温度升高5℃后，停氮气。

进一步的，所述步骤（3）中均匀大小的胶粒粒径为4-6mm。

进一步的，所述步骤（3）中颗粒助溶剂为尿素和聚乙二醇6000的组合物，二者的质量比为1：1。

进一步的，所述步骤（3）中分散剂为司盘80。

进一步的，所述步骤（3）中水解剂为颗粒火碱。

进一步的，所述尿素和聚乙二醇6000的组合物占所述聚丙烯酰胺胶粒的质量百分比为1-2%。

进一步的，所述司盘80占所述聚丙烯酰胺胶粒的质量百分比为0.05-0.1%。

进一步的，所述颗粒火碱占所述聚丙烯酰胺胶粒的质量百分比为2-2.5%。

本发明配料阶段pH值，一定要控制在4.4-4.5，在此条件下抗盐单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的作用更为明显，有利于功能单体聚丙烯酰胺链节中的均匀分布。

本发明提供的驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法包括新的聚合方法和生产工艺的改进，通过引进新的功能单体、助剂及聚合、生产工艺的优化，提高了驱油用聚丙烯酰胺的溶解性和耐温抗盐性，提高了生产效率。采用本发明提供的方法获得的驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺，分子量达到2500～3000万之间，滤过比小于1.5，在20000mg/L 矿化度、75℃条件下黏度大于14mPa·s。

具体实施方式

以下结合几个实施例进一步说明本发明。

实施例 1

向配料罐中投入晶体丙烯酰胺1320kg、质量浓度20%的丙烯酸钠水溶液120kg、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸120kg，尿素30kg、聚乙二醇200 30kg、硫脲60kg、去离子水4320kg，开启搅拌混合，物料完全溶解后，加液碱调节PH值至4.40，完成配料；开启冷媒将物料降温至3-5℃。

把配好的料转移入聚合釜中，加入甲酸钠120g、乙二胺四乙酸二钠240g、偶氮二异丙基咪唑啉300g，通氮气除氧，30分钟后加入过硫酸钾125g、亚硫酸氢钠60g、硫酸亚铁铵10g，继续通氮气直至物料变粘，此时体系温度升高5℃，停氮气，密封，进行聚合反应；聚合的最高温度为55℃，反应时间为3小时。

老化2 小时后，用压缩空气(0.2Mpa)压出胶块；胶块经一次造粒机切割后经风机送入高温动态水解机，加颗粒助溶剂、分散剂、水解剂时的胶粒温度为40℃，颗粒助溶剂为30kg尿素和30kg聚乙二醇6000的组合物、分散剂为4kg司盘80、水解剂为120kg粒状火碱，开启升温阀门使高温动态水解机在30分钟内升温至105℃，并保持30分钟。

水解完成后转入缓冲罐经过二次造粒，然后经干燥，粉碎，筛分，得到分子量2845万，水解度为23.6％，滤过比为1.08，在20000mg/L矿化度、温度75℃的盐水中表观粘度为18.8mPa•s 的耐温抗盐聚丙烯酰胺。

实施例2

向配料罐中投入晶体丙烯酰胺1260kg、质量浓度20%的丙烯酸钠水溶液150kg、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸150kg，尿素25kg、聚乙二醇200 45kg、硫脲75kg、去离子水4305kg，开启搅拌混合，物料完全溶解后，加液碱调节PH值至4.50，完成配料；开启冷媒将物料降温至3-5℃。

把配好的料转移入聚合釜中，加入甲酸钠125g、乙二胺四乙酸二钠240g、偶氮二异丙基咪唑啉300g，通氮气除氧，30分钟后加入过硫酸钾130g、亚硫酸氢钠65g、硫酸亚铁铵8g，继续通氮气直至物料变粘，此时体系温度升高5℃，停氮气，密封，进行聚合反应；聚合的最高温度为55℃，反应时间为3小时。

老化2 小时后，用压缩空气(0.2Mpa)压出胶块；胶块经一次造粒机切割后经风机送入高温动态水解机，加颗粒助溶剂、分散剂、水解剂时的胶粒温度为40℃，颗粒助溶剂为30kg尿素和30kg聚乙二醇6000的组合物、分散剂为4kg司盘80、水解剂为120kg粒状火碱，开启升温阀门使水解机在30分钟内升温至105℃，并保持30分钟。

水解完成后转入缓冲罐经过二次造粒，然后经干燥，粉碎，筛分，得到分子量2746万，水解度为 22.8％，滤过比为1.03，在20000mg/L 矿化度、温度75℃的盐水中表观粘度为17.6mPa•s 的耐温抗盐聚丙烯酰胺。

实施例 3

向配料罐中投入晶体丙烯酰胺1400kg、质量浓度20%的丙烯酸钠水溶液140kg、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 180kg，尿素30kg、聚乙二醇200 60kg、硫脲80kg、去离子水4110kg，开启搅拌混合，物料完全溶解后，加液碱调节PH值至4.45，完成配料；开启冷媒将物料降温至3-5℃。

把配好的料转移入聚合釜中，加入甲酸钠125g、乙二胺四乙酸二钠240g、偶氮二异丙基咪唑啉300g，通氮气除氧，30分钟后加入过硫酸钾135g、亚硫酸氢钠70g、硫酸亚铁铵6g，继续通氮气直至物料变粘，此时体系温度升高5℃，停氮气，密封，进行聚合反应；聚合的最高温度为55℃，反应时间为3小时。

老化2 小时后，用压缩空气(0.2Mpa) 压出胶块；胶块经一次造粒机切割后经风机送入高温动态水解机，加颗粒助溶剂、分散剂、水解剂时的胶粒温度为40℃，颗粒助溶剂为30kg尿素和30kg聚乙二醇6000的组合物、分散剂为4kg司盘80、水解剂为120kg粒状火碱，开启升温阀门使高温动态水解机在30分钟内升温至105℃，并保持30分钟。

水解完成后转入缓冲罐经过二次造粒，然后经干燥，粉碎，筛分，得到分子量 3045万，水解度为 23.4％，滤过比为1.12，在20000mg/L矿化度、温度75℃的盐水中表观粘度为19.7mPa•s 的耐温抗盐聚丙烯酰胺。

对照例1

在实施例3的基础上，仅仅将配料时PH值调节至4.65，其余步骤以及控制参数不变，水解完成后转入缓冲罐经过二次造粒，然后经干燥，粉碎，筛分，得到分子量2560万，水解度为21.6％，滤过比为1.09，在20000mg/L矿化度、温度75℃的盐水中表观粘度为13.8mPa•s 的耐温抗盐聚丙烯酰胺。

对照例2

在实施例3的基础上，仅仅将配料时PH值调节至4.30，其余步骤以及控制参数不变，水解完成后转入缓冲罐经过二次造粒，然后经干燥，粉碎，筛分，得到分子量2430万，水解度为20.6％，滤过比为1.08，在20000mg/L矿化度、温度75℃的盐水中表观粘度为13.6mPa•s 的耐温抗盐聚丙烯酰胺。

通过实施例3和对照例1、2进行对比，可见配料阶段pH值控制在4.4-4.5之间，产品的技术指标最佳，pH值高于或者低于上述范围时，产品的技术指标尤其是表观粘度下降较大，均低于14mPa·s。

应该理解的是，上述实施例仅用于例证的目的，绝不限制本发明的保护范围。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和外围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将丙烯酰胺、丙烯酸钠水溶液、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、助溶剂、高温稳定剂、去离子水搅拌混合均匀至完全溶解，加碱调pH至4.4-4.5，开启冷媒将物料降温至3-5℃；其中，各组分的质量百分比如下：

丙烯酰胺20-25%，

丙烯酸钠水溶液1-3%，

2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2-8%，

助溶剂1-2%，

高温稳定剂1-2%，

去离子水60-75%；

其中：

所述丙烯酸钠水溶液为质量分数为15-25%的丙烯酸钠水溶液；

所述助溶剂为尿素、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇6000中一种或几种的组合；

所述高温稳定剂为硫脲；

（2）将降温好的物料泵入聚合釜，并依次加入链转移剂、螯合剂、偶氮二异丙基咪唑啉，通高压氮气除氧，然后加入氧化剂和还原剂，待体系温度升高4-6℃后，停氮气，密封，进行聚合反应；当体系温度不再升高时即聚合反应完成，再老化2小时得到聚丙烯酰胺胶块，其中，上述各组分占步骤（1）所配物料的质量百分比如下：

链转移剂0.002-0.003%，

螯合剂0.004-0.005%，

偶氮二异丙基咪唑啉0.005-0.007%，

氧化剂0.002-0.003%

还原剂0.0011-0.0024%；

其中：

所述链转移剂为甲酸钠；

所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠；

所述氧化剂为过硫酸钾；

所述还原剂为亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵中一种或两种的组合；

（3）将聚丙烯酰胺胶块经一次造粒成为均匀大小的聚丙烯酰胺胶粒后送至高温动态水解机，高温动态水解机内部温度保持40℃，搅拌并快速加入颗粒助溶剂、分散剂以及水解剂，然后使高温动态水解机在30分钟内升温至105℃，并保持30分钟；

（4）然后，将水解后的聚丙烯酰胺进行二次造粒，经烘干，粉碎、筛分后得到成品。

2.根据权利1所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的碱为液碱。

3.根据权利1所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，待体系温度升高5℃后，停氮气。

4.根据权利1所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中均匀大小的胶粒粒径为4-6mm。

5.根据权利1所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中颗粒助溶剂为尿素和聚乙二醇6000的组合物，二者的质量比为1：1。

6.根据权利1所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中分散剂为司盘80。

7.根据权利1所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中水解剂为颗粒火碱。

8.根据权利5所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述尿素和聚乙二醇6000的组合物占所述聚丙烯酰胺胶粒的质量百分比为1-2%。

9.根据权利6所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述司盘80占所述聚丙烯酰胺胶粒的质量百分比为0.05-0.1%。

10.根据权利7所述的一种驱油用耐温抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述颗粒火碱占所述聚丙烯酰胺胶粒的质量百分比为2-2.5%。