一种用于油藏深部调驱的超分子体系聚合物微凝胶及其制备
方法
技术领域
本发明属于丙烯酰胺聚合物驱油材料领域,具体涉及一种由两种类球形聚合物微凝胶组成的由静电作用形成的超分子体系及制备方法,适用于油田水驱油藏深部调驱及提高采收率。
背景技术
随着油藏的注水开发进入后期,油井含水逐渐升高,储层非均质性增强,注入水沿高渗透条带指进,单元含水上升快,产量递减大,油田采油速度低。经过长期的研究与实践,各种用于调剖堵水的技术、材料不断得到应用并取得了不错的效果。例如:通过注聚可以解决油藏层间和流向的问题;而凝胶的应用在一定程度上放宽了聚合物的使用条件并大大的降低了成本。
不以封堵为主要工作机理的聚合物微球的应用兼顾了层间、方向、韵律的问题,纳米级的粒径特征很好的解决了调驱材料的注入性问题,聚合物微球独特的交联线团结构使其对可应用的地层温度和地层水、注入水的矿化度不敏感,更大的丰富了油藏进入高含水期后的深部调驱手段,进一步提高了采收率。
但是,随着聚合物微球的推广和使用,其不足之处也逐渐显现,比较突出的主要有如下两点:一、见效较慢,尤其是在药剂加注期间,一般见不到效果或者效果不明显。表现为注水压力较正常注水压力波动频率高、波动幅度大,少部分注水井的注水压力不升反降。这种情况在采出程度较高的油田区块表现尤为突出,在加药结束转入单纯注水之后效果才得以体现。究其原因是因为小尺寸微球,尤其是纳米尺寸的微球不是以“堵”为主要工作模式,主要是通过对毛管力的干扰起作用,因此对突进的注入水的流动速度降低的程度有限,后续注水对地层能量的补充和积累速度较慢。而来源于能量得到补充和积累的波及体积扩大也较慢,进而表现为宏观调驱增油见效需要的时间较长。二、聚合物微球类调驱材料的初始粒径与油藏的孔喉匹配一直是业界讨论和争论最多的问题。仔细分析后发现这种匹配其实是一个“无解”的命题。分析如下:首先,聚合物微球是一种在水中膨胀的材料,其膨胀速度和最终粒径至少与原料组成有关、与生产工艺有关、与地层温度有关、与注入水和地层水的矿化度有关,那么是设计成初始粒径匹配还是膨胀中间粒径匹配亦或最终粒径匹配?其次,要与之匹配的孔喉数据质量如何,是不是准确、是不是具有代表性。要与之匹配的油藏孔喉由于层位、方向、沉积韵律等纵向上和平面上因素的差异性影响,孔喉的大小分布是很宽的,那么如何去匹配?即便在加药初期的粒径匹配准确、生产品控严格,然而随着材料进入地层深部、起效,后续注入水如果发生向相对低渗、其他方向、甚至层间的转向,又依据什么数据匹配?在加药调驱的过程中是不是要多次更换不同粒径的药剂?最后,无论用微乳液法或乳液法生产的聚合物微球粒径是一个分布,微球的大小不会完全一致,而且从材料和生产工艺本身而言并不是可以做成任意粒径。
综上,如果将微球材料设计成既可以干扰毛管力同时又可以通过静电作用发生聚集、具有封堵功能的超分子体系,而且由于其分子之间聚集不是通过共价键作用,因此在通过孔喉时聚集体可以被剪切分散,通过以后又能再次形成聚集体,对下一孔喉形成封堵。这样就可以较好的解决聚合物、凝胶破胶即突破、突破即失效的问题,也可以解决微球类调驱产品见效慢和孔喉匹配的问题,扩大了聚合物微球类调驱产品的应用范围和应用条件。
发明内容
本发明的发明内容为提供一种用于油藏深部调驱的超分子体系聚合物微凝胶,该超分子体系聚合物微凝胶以质量百分比计,由如下成分组成:
在配料釜中加入5%-92%的材料A,在搅拌条件下加入5%-92%的材料B,需充分搅拌30分钟;加入2%-10%的溶剂4,充分搅拌30分钟,再加入1%-10%的反相剂,充分搅拌60分钟以上,使之形成均匀的超分子体系聚合物微凝胶;其中,所述的溶剂4选自脂肪烃、工业白油、液体石蜡、溶剂油、芳烃中的一种或一种以上的混合物;所述的反相剂选自壬基酚聚氧乙烯醚系列、辛基酚聚氧乙烯醚系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列中的一种或一种以上的混合物;而材料A和材料B的具体组成材料配方如下:
(1)材料A以质量百分比计,由如下成分组成:
所述的阴离子单体选自丙烯酸及其钠钾铵等盐、甲基丙烯酸及其钠钾铵等盐、烯丙基磺酸及其钠钾铵等盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其钠钾铵等盐之中的至少一种或一种以上的混合物;所述的功能单体选自N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物。所述的丙烯酰胺衍生物选自2-甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化铵、N,N-二甲基丙烯酰胺,N,N-二乙基丙烯酰胺,N-乙基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺中和一种或一种以上的混合物。所述的甲基丙烯酸脂选自甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸二甲胺基乙脂;所述的交联剂1选自二烯丙基二甲基氯化铵、聚乙二醇双丙烯酸脂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸脂中的一种或一种以上的混合物;所述的表面活性剂1为司盘系列、聚氧乙烯蓖麻油系列中的一种或一种以上的混合物;所述的表面活性剂2选自吐温系列、AEO系列、辛基酚聚氧乙烯醚系列、曲拉通系列、琥珀酸双异辛酯磺酸盐、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或一种以上的混合物;所述的溶剂1选自:脂肪烃、工业白油、液体石蜡、溶剂油、芳烃中的一种或一种以上的混合物;所述的溶剂2选自苯、甲苯、二甲苯中的一种或一种以上的混合物;所述的引发剂1选自安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、三甲基苯甲酰基膦酸乙脂、1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或一种以上的混合物;
所述的材料A为采用微乳液法经光引发聚合而成的类球形凝胶颗粒,颗粒粒径30nm~150nm;
(2)材料B以质量百分比计,由如下成分组成:
所述的阳离子单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N,N-二甲胺基乙基丙烯酸酯盐酸盐、N,N-二甲胺基乙基丙烯酸酯硫酸盐、N,N-二甲胺基乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐、N,N-二甲胺基乙基甲基丙烯酸酯硫酸盐、烯丙基胺盐、烯丙基烷基盐、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵中的一种或一种以上的混合物;所述的阴离子单体选自丙烯酸及其钠钾铵等盐、甲基丙烯酸及其钠钾铵等盐、烯丙基磺酸及其钠钾铵等盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其钠钾铵等盐之中的一种或一种以上的混合物;所述的功能单体选自N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺衍生物、二烯丙基二甲基氯化铵、丙烯酸脂、甲基丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物。所述的丙烯酰胺衍生物选自2-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺,N,N-二乙基丙烯酰胺,N-乙基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺中的一种或一种以上的混合物;所述的丙烯酸酯或甲基丙烯酸脂选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸二甲胺基乙脂;所述的交联剂2选自二烯丙基二甲基氯化铵、聚乙二醇双丙烯酸脂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸脂中的一种或一种以上的混合物;所述的表面活性剂3选自司盘系列、聚氧乙烯蓖麻油系列中的一种或一种以上的混合物;所述的溶剂3选自脂肪烃、工业白油、液体石蜡、溶剂油、芳烃中的一种或一种以上的混合物;所述的引发剂2选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化氢、过氧化氢叔丁基、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、N,N-二甲基苯胺、N,N,N,N-四甲基乙二胺;所述的材料B为采用乳液法经热引发聚合而成的类球形凝胶颗粒,颗粒粒径500nm~1500nm。
所述的材料A组分表面活性剂1中的表面活性剂司盘系列选自司盘60、司盘65、司盘80、司盘85中的一种或一种以上的混合物;所述的材料A组分表面活性剂1中的表面活性剂聚氧乙烯蓖麻油系列选自EL-10、EL-20、EL-30、EL-40、EL-60、EL-80、EL-90中的一种或一种以上的混合物。
一种如上所述的一种用于油藏深部调驱的超分子体系聚合物微凝胶的制备方法,该制备方法包括以下步骤:(1)、材料A的制备:其中,步骤1.1)—1.3)以材料A的最终产品的质量百分比计;
步骤1.1)、单体水溶液的配制:
在配料釜中加入15%-35%的去离子水,在搅拌条件下将20%-38%的丙烯酰胺单体加入水中,加入1%-25%的阴离子单体、0.01%-15%的交联剂1和0.1%-15%的功能单体,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至6.5-8.0;
步骤1.2)、反相微乳液的配制:
在配料釜中加入15%-25%的溶剂1,在搅拌条件下加入15%-20%的表面活性剂1和10%-25%的表面活性剂2,使表面活性剂充分溶解、分散后,将步骤1.1)制备好的单体水溶液均匀、缓慢加入油相,充分搅拌30分钟以上,使之形成完全透明的微乳液;
在小型容器中加入0.3%-0.5%溶剂2,加入0.01%-2%的引发剂1,充分溶解后加入配料釜油相中,充分搅拌30分钟以上,微乳液透明、不分层;
步骤1.3)、紫外光引发聚合反应:
在紫外光照射下,将步骤1.2)中制备好的微乳液通过传质泵导入回形光反应器,控制泵速使物料从反应器出口流出温度在80℃左右,完成材料A制备;
步骤1.4)、控制粒径的再聚合:
如果制备的材料A粒径小于设计粒径,可重复步骤1.1)再次配制单体水溶液,将配制好的单体水溶液加入1.3)已完成光聚合的体系中,在搅拌条件下,单体水溶液会包覆在亲水的聚合物凝胶颗粒表面,经再次的光引发聚合,形成更大粒径的聚合物凝胶颗粒,以达到设计粒径的要求;
(2)、材料B的制备:其中步骤2.1)—2.9)以材料B的最终产品的质量百分比计;
步骤2.1)、阳离子内层水溶液的配制:
在配料釜中加入1%-10%的去离子水,在搅拌条件下将1%-10%的丙烯酰胺单体加入水中,加入4%-30%的阳离子单体和0.001%-1%的功能单体,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将pH值调至4-7;
步骤2.2)、阳离子内层高强度护网水溶液的制备:
在配料釜中加入1%-10%的去离子水,在搅拌条件下将1%-5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入1%-10%的阳离子单体、0.01%-3%的交联剂2和0.001%-2%的功能单体,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7;
步骤2.3)、阴离子外层单体水溶液的制备:
在配料釜中加入1%-10%的去离子水,在搅拌条件下将2%-5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入0.8%-20%的阴离子单体和0.001%-3%的功能单体,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7;
步骤2.4)、阴离子外层护网水溶液的制备:
在配料釜中加入1%-5%的去离子水,在搅拌条件下将1%-5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入0.2%-5%的阴离子单体、0.04%-12%的交联剂2和0.007%-9%的功能单体,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7;
步骤2.5)、反相乳液油相的配制:
在配料釜中加入10%-45%的溶剂3,在搅拌条件下加入5%-25%的表面活性剂3,使表面活性剂充分溶解、分散,搅拌30分钟以上,使之形成均匀、透明的油相;
步骤2.6)、阳离子内层的乳液热引发聚合:
在搅拌条件下将步骤2.1)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤2.5)制备好的油相中,加入0.001%-0.2%的引发剂2引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落;
步骤2.7)、阳离子内层高强度护网的乳液包覆、热引发聚合:
在搅拌条件下将步骤2.2)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤2.6)制备好的乳液体系中,加入0.001%-0.1%的引发剂2引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落;
步骤2.8)、阴离子外层的乳液包覆、热引发聚合:
在搅拌条件下将步骤2.3)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤2.7)制备好的乳液体系中,加入0.001%-0.1%的引发剂2引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落;
步骤2.9)、阴离子外层护网的乳液包覆、热引发聚合:
在搅拌条件下将步骤2.4)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤2.8)制备好的乳液体系中,加入0.001%-0.1%的引发剂2引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落,体系要保温2小时以上,使反应进行完全;
(3)、超分子体系聚合物微凝胶的制备:以最终超分子体系的质量百分比计量;在配料釜中加入5%-92%的材料A,在搅拌条件下加入5%-92%的材料B,需充分搅拌30分钟;加入2%-10%的溶剂4,充分搅拌30分钟,再加入1%-10%的反相剂,充分搅拌60分钟以上,使之形成均匀的超分子体系聚合物微凝胶。
本发明的目的之一是提供一种由两种聚合物分子组成的用于油藏深部调驱的超分子体系聚合物微凝胶。超分子体系聚合物微凝胶由两种或两种以上分别制备的类球形的外层都表现为阴离子电性,内层分别由阴、阳离子组成的聚合物凝胶颗粒,在本说明书中分别以A和B代表两类聚合物材料,A为内外层都为阴离子电性的材料,B为外层为阴离子电性、内层为阳离子电性的材料。
聚合物微凝胶的外形为类球形,内部分别为离子度可控的阴、阳离子内心。为避免在近井地带被砂体吸附和相互胶结,两种聚合物分子包覆阴离子外皮,材料B的外皮在随注入水运移的过程中溶解,暴露出的阳离子内心,A、B两种材料通过阴、阳离子的静电作用形成不同紧密度、不同大小、不同空间结构的聚集体。
本发明中用于油藏深部调驱的超分子体系的可调节性很强,可做如下调节:
一、外皮交联度和厚度:通过控制材料B阴离子外皮的厚度和交联度,调节外皮水解、溶解的时间,进而调节需要多长时间、在怎样的深度形成超分子体系聚集体。如附图中的图1-图2所示。
二、电性强弱因素:通过控制两种聚合物内心的阴、阳离子度,调节形成超分子体系聚集体的紧密度,进而调节封堵强度。如附图中的图3图4所示。
三、数量比例因素:通过调节含有阴、阳离子内心的两种聚合物数量比例来控制超分子聚集体中哪种分子作为底物或作为接受体,进而控制聚集体大小和对外表达的电性。如果阴离子内心的聚合物颗粒占绝对多数,所有阳离子聚合物颗粒全部被阴离子包围(与阳离子凝胶颗粒胶结后仍有游离态的阴离子颗粒),整个超分子聚集体表现出阴离子电性,这种聚集体不与砂体粘结,而且比例差别越大聚集体越小。如附图中的图5-图6所示。
如果以阳离子内心的聚合物颗粒占绝对多数,所有阴离子聚合物颗粒全部被阳离子聚合物颗粒包围(与阴离子凝胶颗粒交结后仍有游离态的阳离子颗粒),整个超分子聚集体表现出阳离子电性,这种聚集体会与砂体粘结,使封堵强度更高。如附图中的图7-图8所示。
四、聚合物分子的粒径因素:控制形成的超分子的拓扑结构。较大粒径差异的阴、阳离子凝胶颗粒,会形成类球形的超分子结构,形成的空间立体结构稳定、耐剪切。较小粒径差异的阴、阳离子凝胶颗粒,会形成类柱形的超分子结构,形成的空间立体结构不稳定、不耐剪切。如附图中的图9图10所示。
本发明目的之二是提供一种用于油藏深部调驱的超分子体系聚合物微凝胶的制备方法。
本发明涉及的材料A是表层和内层都为阴离子电性的聚合物凝胶颗粒。采用反相微乳液法,丙烯酰胺、阴离子单体、功能单体,用紫外光引发三元共聚反应。在油相中的表活剂作用下,经搅拌,单体水溶液被分散成一定粒径分布的液滴,每一液滴作为一个反应器经引发聚合成类球形的亲水凝胶,如果目标产物粒径较小,直接聚合即可;如果目标产物粒径较大,可采取多次水溶液包覆,多次引发聚合反应。由于前次聚合生成的凝胶颗粒是亲水的,因此经过充分搅拌,后面新加入的单体水溶液绝大多数是包覆在前次生成的凝胶颗粒外面,使颗粒的粒径变大,最终形成目标粒径的类球形凝胶。凝胶颗粒可单层、可多层;各层成分可相同、可不同;各层结构可相同、可不同,但是内、外层同为阴离子电性。
本发明涉及的材料B是表层为阴离子电性、内层为阳离子电性的多层聚合物凝胶颗粒,将材料B设计成与材料A表面同为阴离子电性的目的是在其运移到目标深度之前材料A与材料B只膨胀、A与B不发生胶结,有利于材料进入地层深部,实现深部调驱。材料B的制备采用反相乳液法,内层为丙烯酰胺、阳离子单体、功能单体,采用中低温热分解型引发剂引发三元共聚反应。在油相中的表活剂作用下,经搅拌,聚合水溶液被分散成一定粒径分布的液滴,每一液滴作为一个反应器经引发聚合成类球形的亲水凝胶。可以采用在材料A制备过程中的方法,多次单体水溶液包覆,并且多次引发聚合的方法制备更大粒径的阳离子内层凝胶颗粒。在内层凝胶颗粒制备完成后,另外配制由丙烯酰胺、阴离子单体、功能单体组成的外层单体水溶液,依前述原理将阴离子单体水溶液包覆在阳离子凝胶外层,引发聚合,制成本发明中的材料B。
本发明涉及的超分子材料体系最终性质,需依据油藏地质特征和流体性质将预设好粒径的材料A和材料B按比例充分混合,加入转相剂,即成为用于油藏深部调驱的超分子体系聚合物微凝胶,而这种超分子体系的胶结时间、聚集体强度、聚集体外部表现电性、超分子的拓扑结构都可以通过对材料A和材料B分别控制并进行调节,赋予材料在油藏深部调驱过程中具有更好的功能性和更广的适用性。
采用本发明的技术方案,能够达到如下有益的技术效果:
1.当前油田水驱油藏使用的调驱材料一般是单一组分,其中较小粒径、以干扰毛管力为主要工作方式的材料见效较慢;以封堵作用为主要工作方式的较大颗粒注入性不好,尤其在低渗透油藏无法使用,本发明中的超分子体系由至少两种材料组成,粒径小、注入性好,在地层深部形成聚集体,没有形成聚集体的分子以干扰毛管力的方式起作用,形成聚集体的超分子以封堵的方式起作用,因此见效较快。
2.解决了油藏深部调驱的孔喉匹配问题,小的孔喉单个分子就可以起作用,较大的孔喉通过形成超分子结构的聚集体起作用,经过剪切分散的聚集体可自修复重新形成聚集体,在下一孔喉处起作用。
3.采用本发明技术方案制成的调驱材料可调节性很强,通过调节形成聚集体的时间、聚集体的大小、聚集体的强度、聚集体的拓扑结构、聚集体的表现电性,使其适用于各种地质条件和流体性质的油藏。
附图说明
图1、图2为不同厚度和交联度的阴离子外皮的材料B结构示意图;
图3、图4为由于不同离子度而形成不同聚集体强度的超分子示意图;
图5、图6为表现阴离子电性但大小不同的超分子聚集体示意图;
图7、图8为表现阳离子电性但大小不同的超分子聚集体示意图;
图9、图10因不同粒径差异形成不同拓扑结构的超分子结构示意图;
其中,附图标记说明如下:
1-阴离子外层;2-外层护网;3-阳离子内层;4-内层护网;5-吸水膨胀后的材料A;6-脱去阴离子外皮后的材料B;
图1所示的材料B在注入水中比图2所示的材料B表现出阳离子电性需要更长的时间,会在更远的油藏深部与表现为阴离子电性的材料A形成具有封堵作用的聚集体;
图4所示的材料比图3所示的材料有更高的离子度使其形成的超分子聚集体有更高的紧密度;
图5和图6所示超分子聚集体表现出阴离子电性,不与砂体粘结;
图7和图8所示超分子聚集体表现出阳离子电性,与砂体粘结;
图10所示的结构抗剪切能力差,水平和垂向的剪切都会使聚集体松动成为线形结构。
具体实施方式
实施例1
材料A制备:步骤(1.1)-(1.3)以材料A的最终产品的质量百分比计量;
(1.1)、在配料釜中加入占反应体系26%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系21%的丙烯酰胺单体加入去离子水中,加入占反应体系3%的丙烯酸钠,占反应体系1%的N,N-二甲基丙烯酰胺,占反应体系2%的二烯丙基二甲基氯化铵,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至6.5-8.0。
(1.2)、在配料釜中加入占反应体系21.4%的白油,在搅拌条件下加入占反应体系15%的司盘-80和占反应体系10%的吐温-60,使之充分溶解、分散后,将步骤(1.1)制备好的单体水溶液均匀、缓慢加入油相,充分搅拌30分钟以上,使之形成完全透明的微乳液。通入高纯氮30分钟,通氮流量为10m3/h。
(1.3)、在小型容器中加入占反应体系0.5%的甲苯,加入占反应体系0.1%的2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦,充分溶解后加入配料釜油相中,充分搅拌30分钟以上,微乳液透明、不分层。
(1.4)、在紫外光照射下,将(1.3)中制备好的微乳液通过传质泵导入“回形”光反应器,反应器中循环冷却水。反应器中距物料10cm处用300W紫外LED灯照射,控制泵速使物料从反应器出口流出温度在80℃左右,完成光引发聚合反应。此反应体系制造的微凝胶平均粒径60nm-70nm。
材料B制备:步骤(2.1)-(2.9)以材料B的最终产品的质量百分比计量。
(2.1)、在配料釜中加入占反应体系9.5%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系9%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系5%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,加入占反应体系0.1%的二烯丙基二甲基氯化铵,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.2)、在配料釜中加入占反应体系5%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系4%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系5%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,加入占反应体系2%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和1%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.3)、在配料釜中加入占反应体系5%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系5%的丙烯酸钠和占反应体系2%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.4)、在配料釜中加入占反应体系5%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系2%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系1%的丙烯酸钠,加入占反应体系0.5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和占反应体系1%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.5)、在配料釜中加入占反应体系25.3%的白油,在搅拌条件下加入占反应体系7.3%的司盘80,使表面活性剂充分溶解,充分搅拌30分钟以上,使之形成均匀、透明的油相。通入高纯氮30分钟,通氮流量为10m3/h。
(2.6)、在搅拌条件下将步骤(2.1)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.5)制备好的油相中,加入占反应体系0.1%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.7)、在搅拌条件下将步骤(2.2)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.6)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.05%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.8)、在搅拌条件下将步骤(2.3)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.7)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.1%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.9)、在搅拌条件下将步骤(2.4)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.8)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.05%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落,体系要保温2小时以上,使反应进行完全。
超分子体系聚合物微凝胶的制备:
(3.1)、在配料釜中加入占超分子体系68%的经步骤(1.4)生产的材料A,在搅拌条件下加入占超分子体系28%的经步骤(2.9)生产的材料B,需充分搅拌30分钟;加入占超分子体系2%的白油,充分搅拌30分钟,加入占超分子体系2%的OP-10,充分搅拌60分钟以上,使之形成均匀的超分子体系聚合物微凝胶。
经以上步骤(1.1)-(3.1)生产的超分子体系聚合物微凝胶可在注入水中快速分散,并且有如下特征:1、在25℃清水中形成超分子体系聚集体大约需要15天左右。2、胶结成的聚集体平均粒径100um-200um。3、超分子聚集体对外表现为阴离子电性。
实施例2
材料A制备:步骤(1.1)-(1.3)以材料A的最终产品的质量百分比计量。
(1.1)、在配料釜中加入占反应体系25%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系20.5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系1%的丙烯酸钠,加入占反应体系3%的N,N-二甲基丙烯酰胺,加入占反应体系1%的二烯丙基二甲基氯化铵,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至6.5-8.0。
(1.2)、在配料釜中加入占反应体系18.5%的白油,在搅拌条件下加入占反应体系18%的司盘-40和占反应体系10.5%的吐温-81,使之充分溶解、分散后,将步骤(1.1)制备好的单体水溶液均匀、缓慢加入油相,充分搅拌30分钟以上,使之形成完全透明的微乳液。通入高纯氮30分钟,通氮流量为10m3/h。
(1.3)、在小型容器中加入占反应体系0.5%的甲苯,加入反应体系2%的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮,充分溶解后加入配料釜油相中,充分搅拌30分钟以上,微乳液透明、不分层。
(1.4)、在紫外光照射下,将步骤(1.3)中制备好的微乳液通过传质泵导入“回形”光反应器,反应器中循环冷却水。反应器中距物料10cm处用1000W高压汞灯照射,控制泵速使物料从反应器出口流出温度在80℃左右,完成光引发聚合反应。此反应体系制造的微凝胶平均粒径110nm-120nm。
材料B制备:步骤(2.1)-(2.9)以材料B的最终产品的质量百分比计量。
(2.1)、在配料釜中加入占反应体系10%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系7.8%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系9.5%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,加入占反应体系0.1%的二烯丙基二甲基氯化铵,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.2)、在配料釜中加入占反应体系9%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系6.7%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系5.77%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,加入占反应体系2%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和占反应体系0.5%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.3)、在配料釜中加入占反应体系5%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系5%的丙烯酸钠和占反应体系2%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.4)、在配料釜中加入占反应体系5%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系1.2%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系2%的丙烯酸钠,加入占反应体系1%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和占反应体系5%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.5)、在配料釜中加入占反应体系12.4%的白油,在搅拌条件下加入占反应体系5%的司盘80,使表面活性剂充分溶解,充分搅拌30分钟以上,使之形成均匀的透明的油相。通入高纯氮30分钟,通氮流量为10m3/h。
(2.6)、在搅拌条件下将步骤(5)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(9)制备好的油相中,加入占反应体系0.01%的四甲基乙二胺和过硫酸胺引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.7)、在搅拌条件下将步骤(2.2)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.6)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.005%的四甲基乙二胺和过硫酸胺引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.8)、在搅拌条件下将步骤(2.3)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.7)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.01%的四甲基乙二胺和过硫酸胺引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.9)、在搅拌条件下将步骤(2.4)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.8)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.005%的四甲基乙二胺和过硫酸胺引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落,体系要保温2小时以上,使反应进行完全。
超分子体系聚合物微凝胶的制备
(3.1)、在配料釜中加入占超分子体系5%的经步骤(1.4)生产的材料A,在搅拌条件下加入占超分子体系89%的经步骤(2.9)生产的材料B,需充分搅拌30分钟;加入占超分子体系2%的白油,充分搅拌30分钟,加入占超分子体系4%的AEO-5,充分搅拌60分钟以上,使之形成均匀的超分子体系聚合物微凝胶。
经以上(1.1)-(3.1)生产的超分子体系聚合物微凝胶可在注入水中快速分散,并且有如下特征:1、在25℃清水中形成超分子体系聚集体大约需要30天左右。2、胶结成的聚集体平均粒径50um-100um。3、超分子聚集体对外表现为阳离子电性。
实施例3
材料A制备:步骤(1.1)-(1.3)以材料A的最终产品的质量百分比计量。
(1.1)、在配料釜中加入占反应体系29%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系21%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系2%的丙烯酸钠,加入占反应体系2%的N,N-二甲基丙烯酰胺,加入占反应体系2%的二烯丙基二甲基氯化铵,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至6.5-8.0。
(1.2)、在配料釜中加入占反应体系16.4%的白油,在搅拌条件下加入占反应体系16%的司盘-80和占反应体系11%的OP-10,使之充分溶解、分散后,将步骤(1.1)制备好的单体水溶液均匀、缓慢加入油相,充分搅拌30分钟以上,使之形成完全透明的微乳液。通入高纯氮30分钟,通氮流量为10m3/h。
(1.3)、在小型容器中加入占反应体系0.5%的甲苯,加入占反应体系0.1%的安息香双甲醚,充分溶解后加入配料釜油相中,充分搅拌30分钟以上,微乳液透明、不分层。
(1.4)、在紫外光照射下,将步骤(1.3)中制备好的微乳液通过传质泵导入“回形”光反应器,反应器中循环冷却水。反应器中距物料10cm处用1000W高压汞灯照射,控制泵速使物料从反应器出口流出温度在80℃左右,完成光引发聚合反应。此体系制造的微凝胶平均粒径40nm-50nm。
材料B制备:步骤(2.1)-(2.9)以材料B的最终产品的质量百分比计量。
(2.1)、在配料釜中加入占反应体系10%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系9.5%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系6%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,加入占反应体系0.2%的二烯丙基二甲基氯化铵,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.2)、在配料釜中加入占反应体系8%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系2%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系4.5%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,加入占反应体系2%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和占反应体系0.5%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.3)、在配料釜中加入占反应体系11%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系9%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系5%的丙烯酸钠和占反应体系2%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.4)、在配料釜中加入占反应体系2%的去离子水,在搅拌条件下将占反应体系1%的丙烯酰胺单体加入水中,加入占反应体系2%的丙烯酸钠,加入占反应体系1%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和占反应体系2%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,充分搅拌使之完全溶解,溶液完全透明、无不溶物,过程中可用导热介质加热,导热介质温度不超过30℃。用氢氧化钠或盐酸将PH值调至4-7。
(2.5)、在配料釜中加入占反应体系17%的白油,在搅拌条件下加入占反应体系5%的司盘80,使表面活性剂充分溶解,充分搅拌30分钟以上,使之形成均匀的透明的油相。通入高纯氮30分钟,通氮流量为10m3/h。
(2.6)、在搅拌条件下将步骤(2.1)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.5)制备好的油相中,加入占反应体系0.1%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.7)、在搅拌条件下将步骤(2.2)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.6)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.05%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.8)、在搅拌条件下将步骤(2.3)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.7)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.1%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落。
(2.9)、在搅拌条件下将步骤(2.4)制备好的水溶液均匀、缓慢的加入步骤(2.8)制备好的乳液体系中,加入占反应体系0.05%的N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰引发热聚合反应,反应物料温度冲高、回落,体系要保温2小时以上,使反应进行完全。
超分子体系聚合物微凝胶的制备
(3.1)、在配料釜中加入占超分子体系49%的经步骤(1.4)生产的材料,在搅拌条件下加入占超分子体系41%的经步骤(2.9)生产的材料,需充分搅拌30分钟;加入占超分子体系3%的白油,充分搅拌30分钟,加入超分子体系7%的NP-5,充分搅拌60分钟以上,使之形成均匀的超分子体系聚合物微凝胶。
经以上步骤(1.1)-(3.1)生产的超分子体系聚合物微凝胶可在注入水中快速分散,并且有如下特征:1、在25℃清水中形成超分子体系聚集体大约需要30天左右。2、胶结成的聚集体平均粒径200um-300um。3、超分子聚集体对外表现为阴离子电性。