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一種速溶型聚丙烯酰胺及其制備方法

文檔序號(hào):9365943閱讀:933來源:國(guó)知局
一種速溶型聚丙烯酰胺及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子化合物技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種速溶型聚丙烯酰胺及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物驅(qū)是一種向油藏中注入水溶性聚合物溶液的驅(qū)油方法,通過提高注入水的 粘度,改善流度比,進(jìn)而有效提高驅(qū)替相波及區(qū)域,降低含油飽和度來提高原油采收率。注 入油層的聚合物將會(huì)產(chǎn)生兩方面的重要作用:一是增加水相粘度,二是因聚合物的滯留引 起油層滲透率下降。兩方面共同作用的結(jié)果是引起聚合物的水溶液在油層中的流度明顯降 低。因此,聚合物注入油層后,將產(chǎn)生兩項(xiàng)基本作用機(jī)理:一是控制水淹層段中水相流速,改 善水油流度比,提高水淹層段的實(shí)際驅(qū)油效率;二是降低高滲透率的水淹層段中流體總流 度,縮小高低層段間水線推進(jìn)速度差,調(diào)整吸水剖面,提高實(shí)際波及系數(shù)。由于聚合物改善 了水油流度比,控制了注入液在高滲透層中的滲流,使得注入液在高、低滲透層中以較均勻 的速度向前推進(jìn),改善非均質(zhì)層中的吸水剖面,達(dá)到提高原油采收率的作用。
[0003]目前這一技術(shù)在我國(guó)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,聚合物也形成系列產(chǎn)品,尤其主要在陸 上油田如大慶、勝利、大港、吉林、遼河、克拉瑪依、新疆等相繼開展過先導(dǎo)試驗(yàn)及擴(kuò)大工業(yè) 化實(shí)驗(yàn),目前礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)已取得明顯效果并形成了配套技術(shù),得到我國(guó)成為世界上使用聚合 物驅(qū)油技術(shù)規(guī)模最大,增產(chǎn)效果最好的國(guó)家,聚合物驅(qū)油技術(shù)已成為我國(guó)石油持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn) 產(chǎn)的重要技術(shù)措施。
[0004] 同樣聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)在海上油田的應(yīng)用也是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的措施, 對(duì)海洋石油的發(fā)展具有重要的意義。然而與陸地油田相比,海上平臺(tái)作業(yè)空間狹小,加之溶 劑水礦化度較高,難以通過增加熟化罐數(shù)量、增大罐容積和延長(zhǎng)時(shí)間來滿足大規(guī)模注聚施 工要求。一旦聚合物熟化效果不好,不僅會(huì)降低聚合物自身增粘性和驅(qū)油效果,且未熟化的 膠粒會(huì)在井筒篩管表面聚集,最終造成聚合物溶液注入壓力虛高甚至造成注入困難。因此, 對(duì)聚合物配注設(shè)備工藝和聚合物溶解速度提出了更高的要求,聚合物的溶解速度也成為決 定海上油田聚合物驅(qū)油技術(shù)成敗的關(guān)鍵因素之一。
[0005] 目前,現(xiàn)有聚丙烯酰胺的溶解時(shí)間基本在1~2h之間,對(duì)于陸上油田是適用的,但 是針對(duì)海上油田的聚合物配注設(shè)備工藝簡(jiǎn)單和聚合物熟化時(shí)間短的特點(diǎn),一般要求聚合物 的溶解時(shí)間在30min以內(nèi),現(xiàn)有的聚丙烯酰胺難以達(dá)到這個(gè)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種速溶型聚丙烯酰胺及其制備方 法。
[0007] 本發(fā)明提供了一種速溶型聚丙烯酰胺,包含羧基與磺酸基;所述速溶型聚丙烯酰 胺在20°C~40°C條件下的溶解時(shí)間為10~20min。
[0008] 優(yōu)選的,還包括改性纖維素基團(tuán)。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種速溶型聚丙烯酰胺的制備方法,包括:
[0010] A)在氧化還原引發(fā)劑體系及偶氮引發(fā)劑存在的條件下,將丙烯酰胺、含羧基基團(tuán) 單體與含磺酸基基團(tuán)單體進(jìn)行反應(yīng),得到速溶型聚丙烯酰胺。
[0011] 優(yōu)選的,還加入改性纖維素。
[0012] 優(yōu)選的,還加入助溶劑、鏈增長(zhǎng)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑與金屬絡(luò)合劑中的一種或多種。
[0013] 優(yōu)選的,所述含羧基基團(tuán)單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、亞甲基丁二酸與3-丙烯酰 胺基-3-甲基丁酸中的一種或多種。
[0014] 優(yōu)選的,所述含羧基基團(tuán)單體的質(zhì)量為丙烯酰胺質(zhì)量的2%~15%。
[0015] 優(yōu)選的,所述含磺酸基基團(tuán)單體為甲基丙烯磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、乙烯基磺酸 鈉、2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉中的一種或多種。
[0016] 優(yōu)選的,所述改性纖維素為甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維 素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖 維素及上述纖維素相應(yīng)的鹽中的一種或多種。
[0017] 優(yōu)選的,所述步驟A)具體為:
[0018] 在氧化還原引發(fā)劑體系及偶氮引發(fā)劑存在的條件下,將丙烯酰胺、含羧基基團(tuán)單 體與含磺酸基基團(tuán)單體在5 °C~30 °C反應(yīng)1~5h后,升溫至50 °C~60 °C反應(yīng)1~5h,得到 速溶型聚丙烯酰胺。
[0019] 優(yōu)選的,還包括:
[0020] 反應(yīng)后,加入碳脂肪醇聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑混合,經(jīng)捏和造粒、水解、 干燥后得到速溶型聚丙烯酰胺。
[0021] 本發(fā)明還提供了速溶型聚丙烯酰胺在聚合物驅(qū)采油中的應(yīng)用
[0022] 本發(fā)明提供了一種速溶型聚丙烯酰胺及其制備方法,包括:A)在氧化還原引發(fā)劑 體系及偶氮引發(fā)劑存在的條件下,將丙烯酰胺、含羧基基團(tuán)單體與含磺酸基基團(tuán)單體進(jìn)行 反應(yīng),得到速溶型聚丙烯酰胺。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明在聚丙烯酰胺中引入含羧基、磺酸 基的親水基團(tuán),可增強(qiáng)聚合物的溶解性能;同時(shí)采用復(fù)合引發(fā)劑體系,用分段引發(fā)方式完成 聚合反應(yīng),利用活化能較低的氧化還原引發(fā)劑與活化能較高的偶氮引發(fā)劑組合,分別在不 同反應(yīng)溫度分階段釋放自由基,使自由基保持一定濃度,聚合反應(yīng)速度平緩,易得到控制, 有利于鏈增長(zhǎng)均勻、順利進(jìn)行,充分提高了引發(fā)效率,得到溶解性能較好的高分子聚合物。
[0023] 實(shí)驗(yàn)表明,本發(fā)明制備的速溶型聚丙烯酰胺IOmin(室溫)即可溶解完全。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中得到的速溶型聚丙烯酰胺粘度隨溶解時(shí)間的變化曲線 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒?發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]本發(fā)明提供了一種速溶型聚丙烯酰胺,包含羧基與磺酸基;所述速溶型聚丙烯酰 胺在20°C~40°C條件下的溶解時(shí)間為10~20min,更優(yōu)選為10~15min;該溶解的溫度優(yōu) 選為25°C~35°C,更優(yōu)選為室溫。所述速溶型聚丙烯酰胺優(yōu)選還包括改性纖維素基團(tuán)。
[0027] 按照本發(fā)明所述速溶型聚丙烯酰胺的相對(duì)分子量?jī)?yōu)選為1000萬~2000萬,更優(yōu) 選為1500萬~1800萬。
[0028]本發(fā)明還提供了一種上述速溶型聚丙烯酰胺的制備方法,包括:A)在氧化還原引 發(fā)劑體系及偶氮引發(fā)劑存在的條件下,將丙烯酰胺、含羧基基團(tuán)單體與含磺酸基基團(tuán)單體 進(jìn)行反應(yīng),得到速溶型聚丙烯酰胺。
[0029]其中,本發(fā)明對(duì)所有原料的來源并沒有特殊的限制,為市售即可。
[0030]按照本發(fā)明,該反應(yīng)優(yōu)選以水作為溶劑進(jìn)行;將丙烯酰胺與水混合,所述丙烯酰胺 在水溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為10 %~30 %,更優(yōu)選為15 %~30 %,更優(yōu)選為15 %~25 %。
[0031] 然后加入含羧基基團(tuán)單體與含磺酸基基團(tuán)單體。其中,所述含羧基基團(tuán)單體為本 領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的含羧基基團(tuán)單體即可,并無特殊的限制,本發(fā)明中優(yōu)選為丙烯酸、甲基 丙烯酸、亞甲基丁二酸與3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸中的一種或多種;所述含羧基基團(tuán)單 體的質(zhì)量?jī)?yōu)選為丙烯酰胺質(zhì)量的2 %~15 %,更優(yōu)選為3 %~10 %,再優(yōu)選為3 %~5 %;所 述含磺酸基基團(tuán)單體優(yōu)選為甲基丙烯磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、乙烯基磺酸鈉、2-甲基-2-丙 烯酸-2-磺乙酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉中的一種或多種;所述含磺酸基基團(tuán)單 體的質(zhì)量?jī)?yōu)選為丙烯酰胺質(zhì)量的2%~15%,更優(yōu)選為3%~10%,再優(yōu)選為5%~10%。
[0032]按照本發(fā)明優(yōu)選還加入改性纖維素;所述改性纖維素優(yōu)選為改性的多羥基纖維 素,更優(yōu)選為醚化纖維素,再優(yōu)選為甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維 素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖 維素及上述纖維素相應(yīng)的鹽中的一種或多種;所述改性纖維素的質(zhì)量為丙烯酰胺質(zhì)量的 0. 1%~1%,更優(yōu)選為0. 3%~0. 5%。
[0033]本發(fā)明中更優(yōu)選預(yù)先將改性纖維素溶于適量水中,超聲振蕩活化,即將燒杯置于 超聲波振蕩器中進(jìn)行活化?;罨哪康氖沁M(jìn)一步有效地解締纖維素分子氫鍵,最大限度增 大活潑羥基含量,增加活性表面積,改善微孔結(jié)構(gòu),促進(jìn)反應(yīng)試劑的滲透和擴(kuò)散。所述超聲 振蕩的時(shí)間優(yōu)選為15~30min,更優(yōu)選為20~30min,再優(yōu)選為20~25min。
[0034]丙烯酰胺、含羧基基團(tuán)單體、含磺酸基基團(tuán)單體及上述改性多羥基纖維素水溶液 形成混合溶液,上述三種單體總質(zhì)量在混合溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為11 %~33 %,更優(yōu)選 為15 %~30 %,再優(yōu)選為20 %~30 %。在聚合物中引入含羧基與磺酸基的親水基團(tuán)可增強(qiáng) 聚合物的溶解性能,引入多羥基纖維素不但可以提高聚合物分子量,還能增大其親水性及 耐溫耐鹽性。按照本發(fā)明,優(yōu)選還包括將混合溶液的pH值調(diào)節(jié)至8~12,更優(yōu)選采用NaOH 或.0)3將混合溶液的
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