CN111454401A - 一种接枝改性温敏增稠聚合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接枝改性温敏增稠聚合物及其制备方法与应用，属于水溶性高分子合成技术领域。本发明通过以羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为基体，与丙烯酰胺(AM)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)在单一溶剂蒸馏水中共聚制备具有温敏增稠效应的羟丙基甲基接枝共聚物。本发明公开的反应不仅易操作、条件温和，而且原料易得，使用安全，储存方便；并且通过本发明公开的制备方法制得的接枝改性温敏增稠聚合物具有较好的耐温性能，在驱油、钻井液等方面方便高效，具有广泛的应用前景。

Description

一种接枝改性温敏增稠聚合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于水溶性高分子合成技术领域，涉及一种具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物的制备方法，尤其是对天然产物纤维素接枝改性制备水溶性温敏增稠聚合物的方法。

背景技术

目前利用聚合物驱提高原油采收率是目前较为普遍的一种驱油方式，它的基本原理主要是通过吸附、降粘或粘滞作用来实现，在这些作用中，聚合物溶液的粘度尤其是在注入到地层后的粘度是一个非常重要的指标，并且进行三次采油的油田，多数环境都比较恶劣，一般的聚合物稳定性较差，在高温下易降解，高盐度下易形成沉淀，造成粘度损失，从而失去实用价值，为此温敏增稠聚合物应运而生。

温敏增稠聚合物是一种具有对温度敏感，并且随着温度升高粘度不断增大的一种新型水溶性聚合物。由于其特殊的增粘特性，该类聚合物被广泛用于三次驱油、钻井液等领域。温敏增稠聚合物具有较好的耐温性能，并且在常温下具有较好的溶解性，当温度达到一定程度后，侧链疏水作用增强，分子间出现蜷缩和交联作用，使聚合物溶液粘度升高。另外，聚合物溶液在高盐度下仍然具有较好的温敏增稠能力，该类聚合物耐高温高盐的特性使其在石油开采领域具有较大潜力。但目前针对在一个较大分子质量的水溶性主链上接枝聚合一种或几种两亲性聚合物侧链制得的温敏增稠聚合物并未见报道。

因此，如何提供一种具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物及其制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种接枝改性温敏增稠聚合物及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种接枝改性温敏增稠聚合物，所述接枝改性温敏增稠聚合物的结构式为：

其中m、n均为0，1，2，3，4…自然数，m≤160，n≤58。

具体的，本申请的发明人以HPMC为基体，通过自由基聚合对其进行接枝改性，制备具有温敏增稠效应的羟丙基甲基接枝共聚物。并且本发明公开的技术方案是选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为基体，与丙烯酰胺(AM)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)在单一溶剂蒸馏水中共聚得到本发明公开的接枝改性温敏增稠聚合物。

具体地，羟丙基甲基纤维素(HPMC)的结构式如下：

以及，单体丙烯酰胺(AM)的结构式如下：

单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的结构式如下：

上述组成中，羟丙基甲基纤维素(HPMC)是纤维素的一类衍生物，通过甲基和羟基丙氧基的取代，使HPMC具有了两亲性，在较高环境温度下具有明显的凝胶化现象，可以通过合适的单体对HPMC进行接枝改性，若改性聚合物能保留其高温凝胶化现象，将有望作为一种适用于高温油藏开采的聚合物驱油剂。

天然高分子本身廉价易得、分子量较大且具有刚性环结构，具备一定的耐温耐盐特性。通过向水溶性主链上接枝聚合一些具有两亲性的聚合物侧链，从而提高聚合物温增粘能力，使其具备较好的增稠效果。

本发明的另一目的是提供一种上述公开接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，通过采用自由基聚合的方法，选择蒸馏水为溶剂，加入引发剂，并选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为基体，与丙烯酰胺(AM)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)在单一溶剂蒸馏水中共聚得到本发明公开的具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物。

进一步的，上述一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)将羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶于50mL蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系I；

(2)将丙烯酰胺(AM)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)溶于40mL蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系II；

(3)将步骤(1)得到的体系I加入到装有机械搅拌并通氮气30分钟的反应装置中，开始加热并加热到反应温度，逐滴加入10mL引发剂溶液引发15分钟得到体系III；

(4)将步骤(2)得到的体系II逐滴加入到步骤(3)制得的体系III中，恒温水浴，搅拌均匀，持续通氮气反应1h，最终得到透明粘稠体系；

(5)将步骤(4)制得的透明粘稠体系倒入丙酮中，沉淀出固体，剪碎并在丙酮中浸泡，抽滤，真空条件下干燥，粉碎得到粉状产物，即得本发明公开的一种接枝改性温敏增稠聚合物。

具体的，本发明公开保护的制备方法的原理说明如下：

接枝聚合温敏增稠聚合物的制备，一般通过两种方法：(1)此种方法一般需要三步：①制备一个亲水性大分子主链；②选择适合的单体进行聚合，制备具有最低溶解温度(LCST)特性的短链作为接枝用侧链；③利用交联剂将侧链接枝到主链上。

(2)将适合的单体通过自由基聚合直接接枝到水溶性高分子主链上实现接枝共聚。具有耐温性的聚合物分子结构中一般都具有刚性环增加稳定性。另外，温增稠效应是由聚合物中的疏水基团在较高温度下发生疏水缔合产生的。

虽然通过上述两种方法均可以使聚合物分子链上同时具有刚性结构和疏水基团，但是通过方法(1)聚合时，合成步骤较为繁琐，首先要选择一个合适的大分子链作为主链，其次还要有合适的小分子单体聚合制备侧链，最后利用交联剂进行接枝，每一步都需要控制好条件，且产率不固定，成本较高；而采用方法(2)步骤简单，条件温和，所以本发明主要通过方法(2)制备接枝改性聚合物。

此外，由于蒸馏水(H₂O)为无色无味液体，能较好的溶解羟丙基甲基纤维素和侧链单体，同时其廉价易得、环境友好、不易挥发、无毒性，故选蒸馏水(H₂O)做反应溶剂；

羟丙基甲基纤维素(HPMC)属于纤维素的衍生物，通过纤维素和氯甲烷、环氧丙烷混合醚化剂与碱反应制备，引入的羟丙基使得HPMC的水溶性更好，而甲基使其具有疏水性能。同时具有疏水性和亲水性的羟丙基甲基纤维素溶液在较高温度下可以出现凝胶化现象。对其分子主链进行接枝改性，引入两亲性侧链使其在高温下产生大量的分子间疏水缔合，大幅提高其溶液粘度的同时，还能够保留HPMC本身的耐温性，所以本发明选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为制备接枝改性温敏增稠聚合物的基体；

双丙酮丙烯酰胺(DAAM)，分子中同时具有亲水性酰胺基和疏水性甲酰基，常温下具有较强亲水性，而高温时疏水性逐渐成为主导，作为侧链时，能提高分子间的疏水缔和作用，达到温敏增稠的效果。

示范性的，参见说明书附图4，本发明分别公开了在纯水和矿化水中上述具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物的粘度随温度变化的温增粘曲线。

示范性的，参见说明书附图5及表1，本发明公开了在矿化水中上述具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物的驱替实验曲线及结果。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明公开的制备方法采用了水溶液自由基聚合的方法，不仅反应条件温和、易于操作，而且原料易得，使用安全，储存方便；并且通过本发明公开的制备方法制得的接枝改性温敏增稠聚合物具有较好的耐温性能，在驱油、钻井液等方面方便高效，具有广泛的应用前景，适于推广。

优选的，所述体系I中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度为1.5～3g·dL^-1，优选羟丙基甲基纤维素(HPMC)的投料浓度为2～2.5g·dL^-1。

优选的，所述体系II中的单体丙烯酰胺(AM)的投料浓度为20～35g·dL^-1，优选单体丙烯酰胺(AM)的投料浓度为25～35g·dL^-1，单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的投料浓度为15～30g·dL^-1，优选单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的投料浓度为15～25g·dL^-1；且体系II中，单体丙烯酰胺(AM)和单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度为37.5～62.5g·dL^-1。

需要说明的是，当单体丙烯酰胺(AM)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度较低时(37.5g·dL^-1和42.5g·dL^-1)，接枝产物分子量较低，达不到驱油剂粘度要求；而当总单体浓度较高时(57.5g·dL^-1和62.5g·dL^-1)，反应加剧现象明显，聚合物容易交联，使其水溶性下降，驱油效果减弱，因此，本发明申请优选单体丙烯酰胺(AM)和单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度为50g·dL^-1。优选的，所述步骤(3)中的恒温水浴控制在40℃～60℃之间，优选恒温水浴控制在50℃。

需要说明的是，当恒温水浴反应温度为40℃时，反应速率较慢，所需反应时间较长且聚合度较差，反应结束后基本无固体产物析出；而当恒温水浴反应温度为60℃时，会出现大量链转移反应，产物很快成胶，溶解性下降，因此，本发明申请中优选恒温水浴温度为50℃。

优选的，所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸钾、硝酸铈铵中的一种。

需要说明的是，当使用硝酸铈铵作为引发体系，通过反应现象发现，硝酸铈铵引发效果过于迅速，加入引发剂后，在十分钟内反应单体就发生了剧烈反应，产物中存在大量共聚物，且水溶性较差；而当使用过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原体系引发时，反应产物水溶性较好，但增粘性能较差，不符合要求。最终采用过硫酸钾引发，其引发速率较为平缓，在50℃时引发效果较好，产物水溶性和增粘性能都较好。因此，本发明专利申请优先选用过硫酸钾作为引发体系。

优选的，所述引发剂的添加量为总单体质量的0.0675～0.27wt％，优选引发剂的添加量为总单体质量的0.135～0.2025wt％。

本发明还有一个目的是提供一种接枝改性温敏增稠聚合物在驱油、钻井液领域中的应用。

优选的，所述应用还包括上述接枝改性温敏增稠聚合物在高温油田开发领域中的应用。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种接枝改性温敏增稠聚合物及其制备方法与应用，具有如下的优良效果：

1.本发明公开的原料易得，合成简单，产率高，使用安全，储存方便；

2.本发明使用蒸馏水为溶剂，反应条件温和，在稍高于室温下即可成功引发聚合得到具有温敏增稠特性的聚合物，并且单体转化率高，产品后处理简单；

3.本发明以HPMC为接枝改性的基体，其本身具有一定的耐温性能，通过合适比例的单体引入，所得聚合物具有较好的耐温性能；

4.本发明公开制备的接枝改性温敏增稠聚合物在许多领域可直接应用，如驱油、钻井液等，方便高效。

综合上述诸多优异特点表明，本发明适于工业化生产，并具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明制备的接枝改性温敏增稠聚合物的¹H-NMR谱图。

图2为本发明在制备接枝改性温敏增稠聚合物过程中对HPMC含量的条件优化时不同产物在纯水中的温增粘曲线。

图3为本发明在制备接枝改性温敏增稠聚合物过程中对引发体系条件优化时不同产物在纯水中的温增粘曲线。

图4为本发明在制备接枝改性温敏增稠聚合物过程中对不同单体配比进行条件优化时不同产物在纯水和矿化水中的温增粘曲线；其中图4(A)为纯水溶液，图4(B)为矿化水溶液。

图5为本发明制备的接枝改性温敏增稠聚合物的驱替实验结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种接枝改性温敏增稠聚合物及其制备方法与应用，所公开的反应不仅易操作、条件温和，而且原料易得，使用安全，储存方便，适于推广应用。

为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种接枝改性温敏增稠聚合物，所述接枝改性温敏增稠聚合物的结构式为：

其中m、n均为0，1，2，3，4…自然数，m≤160，n≤58。

本发明还公开了一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，采用自由基聚合的方法，选择蒸馏水为溶剂，加入引发剂，并选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为基体，与丙烯酰胺(AM)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)在单一溶剂蒸馏水中共聚得到本发明公开的具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物；具体包括如下步骤：

(1)将羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶于50mL蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系I；

(2)将丙烯酰胺(AM)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)溶于40mL蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系II；

(3)将步骤(1)得到的体系I加入到装有机械搅拌并通氮气30分钟的反应装置中，开始加热并加热到反应温度，逐滴加入10mL引发剂溶液引发15分钟得到体系III；

(4)将步骤(2)得到的体系II逐滴加入到步骤(3)制得的体系III中，恒温水浴，搅拌均匀，持续通氮气反应1h，最终得到透明粘稠体系；

(5)将步骤(4)制得的透明粘稠体系倒入丙酮中，沉淀出固体，剪碎并在丙酮浸泡，抽滤，真空条件下干燥、粉碎得到粉状产物，即得本发明公开的一种接枝改性温敏增稠聚合物。

为了进一步优化上述技术方案，体系I中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度为1.5～3g·dL^-1，优选羟丙基甲基纤维素(HPMC)的投料浓度为2～2.5g·dL^-1。

为了进一步优化上述技术方案，体系II中的单体丙烯酰胺(AM)的投料浓度为20～35g·dL^-1，优选单体丙烯酰胺(AM)的投料浓度为25～35g·dL^-1，单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的投料浓度为15～30g·dL^-1，优选单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的投料浓度为15～25g·dL^-1；且体系II中，单体丙烯酰胺(AM)和单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度为37.5～62.5g·dL^-1。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(3)中的恒温水浴控制在40℃～60℃之间。

为了进一步优化上述技术方案，引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸钾、硝酸铈铵中的一种。

为了进一步优化上述技术方案，引发剂的添加量为总单体质量0.0675～0.27wt％，优选引发剂的添加量为总单体质量的0.135～0.2025wt％。

下面，将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步的说明。

实施例1

一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶于蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系I，且体系I中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度为1.5g·dL^-1；

(2)将丙烯酰胺(AM)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)溶于蒸馏水中，丙烯酰胺(AM)的单体浓度为35g·dL^-1，双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的单体浓度为15g·dL^-1，室温搅拌至充分溶解，得到体系II，且体系II中单体丙烯酰胺(AM)和单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度为37.5g·dL^-1；

(3)将步骤(1)得到的体系I加入到装有机械搅拌并通氮气30分钟的反应装置中，开始加热并加热到反应温度，逐滴加入随后加入总单体质量的0.135wt％引发剂溶液引发15分钟得到体系III；

(4)将步骤(2)得到的体系II逐滴加入到步骤(3)制得的体系III中，恒温水浴，搅拌均匀，回流反应1h，最终得到透明粘稠体系；回流反应1h，最终得到透明粘稠体系；

(5)将步骤(4)制得的透明粘稠体系倒入丙酮中，沉淀出固体，剪碎并在丙酮中浸泡72h，抽滤，最后放入真空烘箱40℃再次干燥48h，最终得到具有温敏增稠效应的接枝改性纤维素聚合物粉末。

实施例2

与实施例1不同的是：步骤(1)中，所述体系I中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度为2.0g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例3

与实施例1不同的是：步骤(1)中，所述体系I中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度为2.5g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例4

与实施例1不同的是：步骤(1)中，所述体系I中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度为3.0g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例5

与实施例1不同的是：步骤(2)中，体系II中丙烯酰胺(AM)的单体浓为30g·dL^-1，双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的单体浓为的20g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例6

与实施例1不同的是：步骤(2)中，体系II中丙烯酰胺(AM)的单体浓度为25g·dL^-1，双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的单体浓度为25g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例7

与实施例1不同的是：步骤(2)中，体系II中丙烯酰胺(AM)的单体浓度为20g·dL^-1，双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的单体浓度为30g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例8

与实施例1不同的是：步骤(2)中，体系II中单体丙烯酰胺(AM)和单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度为50g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例9

与实施例1不同的是：步骤(2)中，体系II中单体丙烯酰胺(AM)和单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的总单体浓度为62.5g·dL^-1，其它工艺步骤及参数不变。

实施例10

与实施例1不同的是：步骤(3)中，加入引发剂的量为总单体质量的0.0675wt％引发剂，其它工艺步骤及参数不变。

实施例11

与实施例1不同的是：步骤(3)中，加入引发剂的量为总单体质量的0.2025wt％引发剂，其它工艺步骤及参数不变。

实施例12

与实施例1不同的是：步骤(3)中，加入引发剂的量为总单体质量的0.27wt％引发剂，其它工艺步骤及参数不变。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本发明内容不仅限于上述各实施例的内容，其中一个或几个实施例的组合同样也可以实现本发明目的。

为了进一步验证本发明的优异效果，发明人还进行了如下实验：

实验例中所用试剂及原料情况如下：

试剂：蒸馏水(H₂O)，实验室自制。

单体：羟丙基甲基纤维素(HPMC，75RT-4000)，工业品，山东瑞泰纤维素有限公司；丙烯酰胺(AM)，分析纯，上海国药化学试剂有限公司；双丙酮丙烯酰胺(DAAM)，分析纯，上海阿拉丁试剂官网。

引发剂：过硫酸钾(K₂S₂O₈)，分析纯，天津市恒兴化学试剂制造有限公司。

其他原料：丙酮，分析纯，烟台双双化工有限公司。

实验例1

一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤(1)：称取1.25g HPMC加入到装有搅拌，冷凝器，通氮管和温度计的四口瓶中，并量取50mL蒸馏水倒入四口瓶中，密闭，机械搅拌使其完全溶解

步骤(2)：将水浴温度升至50℃，然后称取0.0270g过硫酸钾(K₂S₂O₈)用10mL蒸馏水溶解，逐滴加入到上述反应体系中，引发15min。

步骤(3)：称取14.0gAM和6.0g DAAM置于烧杯中，量取40mL蒸馏水溶解，待完全溶解后逐滴加入到四口瓶中，将四口烧瓶放入50℃恒温水浴中，持续搅拌通氮，反应1h，得均一略透明粘稠状体系。

步骤(4)：将反应产物倒入大量无水丙酮中，沉淀出固体，剪碎并在丙酮中浸泡72h，抽滤，放入真空烘箱40℃干燥48h，得到产物15.8g，产率为74.35％，接枝率为1164％。

发明人通过¹H-NMR对共聚物进行了分析鉴定(如图1所示)，1.25ppm处的峰对应聚合物分子中甲基(-(CH₃)₂C-)和(-(CH₃)CH-)的氢原子，1.54ppm和1.65ppm的特征峰为亚甲基(-CH₂-)的质子峰，在2.12ppm处的特征峰为与羰基相连甲基(CH₃CO-)的质子峰，2.24ppm处的特征峰为与羰基相连的叔甲基(-CHCO-)的特征峰，2.94ppm处的特征峰为与羰基相连的亚甲基(-CH₂CO-)单元中的质子峰，聚合物主链中与氧原子相连的甲基(CH₃-O-)的质子峰在3.33ppm处，与氧原子相连的亚甲基(-CH₂-O-)特征峰的信号在3.51-3.58ppm处，在3.92ppm处的特征峰为主链中羟甲基官能团中羟基(-CH₂-OH)的质子峰。证明HPMC、AM和DAAM发生了接枝共聚反应。

实验例2

如实验例1所述，所不同的是将1.25g HPMC改为0.75g HPMC，其他步骤与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品15.2g，产率为71.52％，接枝率为1116％。

实验例3

如实验例1所述，所不同的是将1.25g HPMC改为1.5g HPMC，其他步骤与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品13.5g，产率为63.52％，接枝率为980％。

图2显示了不同HPMC含量的反应产物增黏性质测试结果，由此可以得出，当HPMC为1.25g时，增粘效果最好。

实验例4

如实验例1所述，所不同的是将0.0270g过硫酸钾(K₂S₂O₈)改为0.0548g硝酸铈铵，其他步骤和条件与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品16.2g，产率为76.23％，接枝率为1196％。

实验例5

如实验例1所述，所不同的是0.0270g过硫酸钾(K₂S₂O₈)引发体系改为过硫酸钾/亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，其中KPS为0.0270g，亚硫酸氢钠为0.0086g(KPS与亚硫酸氢钠摩尔比为1.2:1)，其他步骤和条件与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品12.5g，产率为58.82％，接枝率为900％。

图3显示不同引发体系产物的增粘性能，图中可以发现KPS体系引发效果较好，因此选用KPS体系作为反应的引发体系。

实验例6

如实验例1所述，所不同的是单体投料比改为AM 12.0g，DAAM 8.0g，其他步骤和条件与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品15.66g，产率为73.69％，接枝率为1152.8％。

实验例7

如实验例1所述，所不同的是单体投料比改为AM 10.0g，DAAM 10.0g，其他步骤和条件与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品15.64g，产率为73.60％，接枝率为1151.2％。

实验例8

如实验例1所述，所不同的是单体投料比改为AM 8.0g，DAAM 12.0g，其他步骤和条件与实验例1一致，得到接枝改性温敏增稠聚合物粉剂产品15.14g，产率为71.24％，接枝率为1111.2％。

图4显示不同单体比例产物的增粘性能，其中图4(A)为纯水溶液，图4(B)为矿化水溶液，且矿化度为9350mg/L。当单体质量为AM 10.0g，DAAM10.0g时，增粘效果最佳。

图5显示聚合物驱替实验结果图，其中表1为驱替实验条件参数及结果值，如下所示：

表1

驱替实验所用原油为密度0.94g/cm³的脱水渤海油，测试温度为95度。具体步骤为：准备三层人工垂直非均质高渗透性岩芯(每个垂直非均质层的渗透率为200/500/1500mD)用于驱油实验。岩芯被模拟盐水(矿化度为9374mg/L)饱和，随后注入脱水渤海油至80％左右的饱和度；其次向岩芯注入模拟盐水，直到含水率大于98％，并注入0.3孔体积(PV)的样品溶液，然后再注水将聚合物继续向前推进，最后记录原油驱替结果。

由图5可知，红色数据点为驱油效率，在0-1.5PV区间为注水驱油效率，采收率为48％，1.5-1.8PV为注聚合物溶液，1.8-3.1PV为注水推进过程，加入聚合物后最终采收率为62％，聚合物增加驱油效率为14％，可较好提高原油采收率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种接枝改性温敏增稠聚合物，其特征在于，所述接枝改性温敏增稠聚合物的结构式为：

其中m、n均为0，1，2，3，4…自然数，m≤160，n≤58。

2.一种如权利要求1所述的接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，采用自由基聚合的方法，选择蒸馏水为溶剂，加入引发剂，并选择羟丙基甲基纤维素作为基体，与丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺在单一溶剂蒸馏水中共聚得到本发明公开的接枝改性温敏增稠聚合物。

3.根据权利要求2所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)将羟丙基甲基纤维素溶于50mL蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系I；

(2)将丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺溶于40mL蒸馏水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系II；

(3)将步骤(1)得到的体系I加入到反应装置中，加热至反应温度后，逐滴加入引发剂溶液引发反应得到体系III；

(4)将步骤(2)得到的体系II逐滴加入到步骤(3)制得的体系III中，恒温水浴，搅拌均匀，持续通氮气，恒温反应最终得到透明粘稠体系；

(5)将步骤(4)制得的透明粘稠体系倒入丙酮中，沉淀出固体，剪碎并在丙酮中浸泡，抽滤、真空条件下干燥、粉碎得到粉状产物即得本发明公开的一种接枝改性温敏增稠聚合物。

4.根据权利要求3所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，所述体系I中的羟丙基甲基纤维素浓度为1.5～3g·dL^-1，优选羟丙基甲基纤维素的投料浓度为2～2.5g·dL^-1。

5.根据权利要求3所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，所述体系II中的单体丙烯酰胺的投料浓度为20～35g·dL^-1，优选单体丙烯酰胺的投料浓度为25～35g·dL^-1，单体双丙酮丙烯酰胺的投料浓度为15～30g·dL^-1，优选单体双丙酮丙烯酰胺的投料浓度为15～25g·dL^-1；且体系II中，单体丙烯酰胺和单体双丙酮丙烯酰胺的总单体浓度为37.5～62.5g·dL^-1。

6.根据权利要求3所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的恒温水浴控制在40℃～60℃之间，且恒温反应时间为1h。

7.根据权利要求3所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸钾、硝酸铈铵中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，所述引发剂的添加量为总单体质量的0.0675～0.27wt％，优选引发剂的添加量为总单体质量的0.135～0.2025wt％。

9.一种如权利要求1所述的接枝改性温敏增稠聚合物或如权利要求2～8任一所述制备方法制得的接枝改性温敏增稠聚合物在驱油、钻井液领域中的应用。

10.根据权利要求9所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的应用，其特征在于，还包括所述接枝改性温敏增稠聚合物在高温油田开发领域中的应用。

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