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Abstract

粘弹性弱凝胶调驱剂，应用于油田油井注水作业中。各组分重量份为：粘弹性表面活性聚合物：0.15～0.25份；交联剂：0.05～0.15份；调节剂：0.001～0.005份；水：99.8～99.6份。所述的粘弹性表面活性聚合物，各组分重量份为：丙烯酰胺：20～30份；3，3-二甲基丙烯酸：1～2份；2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸：1.5～3.5份和/或N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵：1～4份；去离子水：60～75份；引发剂：0.3～1份。所述的引发剂，各组分重量份为：过硫酸铵2.5～3.5份；亚硫酸钠1份。效果是：既具有一定的凝胶强度，又具有降低油水界面张力的能力，成胶时间可调，能改善注水剖面，降低油水界面张力，洗掉孔道中的残余油，提高注水采收率。

Description

一种粘弹性弱凝胶调驱剂
技术领域
本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油井注水作业时，往注入水内的添加处理剂。主要是针对注水油田开发后期大量的残余油仍滞留在孔隙中采收率低而发明的一种新型的弱凝胶调驱剂。
背景技术
在油田水驱开采中，注入的是弱交联体系。弱凝胶是由低浓度的聚合物与交联剂形成的具有非三维网络结构的弱交联体系，这样的弱交联体系在后续注入水的驱动下会缓慢的整体向前“漂移”，从而具有深部调剖和驱油的双重作用。
弱凝胶调驱作为老油田稳油控水的技术之一，文献调研表明目前国内外对弱凝胶调驱进行了大量的室内研究和矿场试验，取得了十分显著的增产效果和经济效益。
目前，油田使用的常规弱凝胶调驱技术在实际应用中取得较好成效的同时也存在一些问题，弱凝胶虽然具有一定的凝胶强度，改变水油流度比，提高注入水的波及效率，然而，弱凝胶并不能降低油水界面张力，提高洗油效率，导致大量的残余油滞留在储层孔隙中，降低了原油的采收率。
发明内容
本发明的目的是：提供一种粘弹性弱凝胶调驱剂，尽管油田目前采用的常规弱凝胶改善油水流度比，提高注入水的波及效率，但大量的残余油仍滞留在孔隙中。因此，发明一种新型的粘弹性弱凝胶调驱剂，该体系具有一定的凝胶强度，又具有降低油水界面张力的能力，成胶时间可调，可改善注水剖面，降低油水界面张力，洗掉孔道中的残余油，提高注水采收率。既具有改善油水流度比，提高波及效率，同时具有一定表面活性的粘弹性弱凝胶来降低油水界面张力。
本发明采用的技术方案是：粘弹性弱凝胶调驱剂，各组分重量份为：
(1)、粘弹性表面活性聚合物：0.15～0.25份；
(2)、交联剂：0.05～0.15份；
(3)、调节剂：0.001～0.005份；
(4)、水：100份。
所述的粘弹性表面活性聚合物，各组分重量份(按100分计算)为：
(1)、丙烯酰胺(AM)：20～30份；
(2)、3，3-二甲基丙烯酸：1～2份；
(3)、2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸：1.5～3.5份和/或N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵：1～4份；
(4)、去离子水：60～75份；
(5)、引发剂：0.3～1份。
所述的引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸钠组成，各组分重量份为：
过硫酸铵2.5～3.5份；亚硫酸钠1份。混合均匀。
所述的交联剂是酚醛树脂、乳酸铬或乙酸铬中的一种、两种或三种。
所述的调节剂是氨水、草酸或氢氧化钠中的一种、两种或三种。
在《化工时刊》1999年13卷第4期，王中华撰写的《AM/AMPS/AMC12S共聚物的合成与性能》文章中，有2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸；
在《材料研究与应用》2008年2卷第2期，王湘英发表的《N，N-二甲基-N-丙烯基十六烷基溴化胺的合成及表征》文章中，有N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵。
粘弹性弱凝胶调驱剂的制备方法如下：
A、首先制备粘弹性表面活性聚合物，将丙烯酰胺、3，3-二甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸、N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵和去离子水加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，然后加入引发剂封口聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
B、将粘弹性表面活性聚合物加入水中，常温下搅拌溶解120分钟后，依次加入交联剂与调节剂制成粘弹性弱凝胶调驱剂。
粘弹性弱凝胶调驱剂在井上的使用方法如下：
将粘弹性弱凝胶调驱剂用高速搅拌器搅拌，按设计量用高压泵注入井内，注入排量10～20m3/h，注入压力2～6MPa，关井候凝7天。
本发明的有益效果：本发明合成的粘弹性弱凝胶调驱剂，除具备了一定强度与成胶时间可调的特点外，还可提高注水波及效率与提高洗油效率。
本发明以粘弹性表面活性剂聚合物为主要组份，加入交联剂、调节剂制备了一种新型的具有改善注水剖面、提高波及效率，又具有降低油水界面张力的调驱剂。
发明以粘弹性弱凝胶调驱剂的凝胶粘度、降低油水界面张力的能力为主要指标，公开了使体系具有一定强度和界面张力的合成方法。
该粘弹性弱凝胶调驱剂具有一定的凝胶强度，又具有降低油水界面张力的能力，成胶时间可调，成本低等优点，可改善注水剖面，降低油水界面张力，洗掉孔道中的残余油，提高注水采收率。
具体实施方式
测试凝胶粘度的仪器包括：Brookfield DV-II旋转粘度计，2号转子，剪切速率7.34s-1，TX500C界面张力仪；使用的原油为大庆采油四厂电脱原油。
以大庆油田模拟盐水为例，粘弹性弱凝胶调驱剂强度在100～2000mPa.s之间，成胶时间在1-7d可调，粘弹性弱凝胶调驱剂能使油水界面张力降低到10-2～10-1mN/m，具有较好的降低油水界面张力的能力，地面粘度在60mPa.s左右，便于大剂量注入，能满足施工工艺要求。
下面实施例中各组分以重量份计。
实施例1：
粘弹性表面活性聚合物是由25份的丙烯酰胺、1份的3，3-二甲基丙烯酸、1.5份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸、2份的N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵及71份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入0.5份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸钠组成，引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵2.6份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.12份粘弹性表面活性剂聚合物、0.1份交联剂乙酸铬，0.005份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现125小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为150mPa.s，界面张力为0.0893mN/m。
实施例2：
粘弹性表面活性聚合物是由23份的丙烯酰胺、1.5份3，3-二甲基丙烯酸、3份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸及72份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入0.5份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵2.8份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.15份粘弹性表面活性剂聚合物、0.10份交联剂乙酸铬，0.1份酚醛树脂，0.01份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现105小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为350mPa.s，界面张力为0.5125mN/m。
实施例3：
粘弹性表面活性聚合物是由25份的丙烯酰胺、1份3，3-二甲基丙烯酸、2.5份的N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵及70.5份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入1份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵3份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.15份粘弹性表面活性剂聚合物、0.05份交联剂乙酸铬，0.05份乳酸铬，0.005份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现85小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为550mPa.s，油界面张力为0.6531mN/m。
实施例4：
粘弹性表面活性聚合物是由25份的丙烯酰胺、1.5份3，3-二甲基丙烯酸、1.5份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸及71份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入1份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵3.2份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.2份粘弹性表面活性剂聚合物、0.10份交联剂乳酸铬，0.1份酚醛树脂，0.05份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现76小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为850mPa.s，界面张力为0.7845mN/m。
实施例5：
粘弹性表面活性聚合物是由24份的丙烯酰胺、1份3，3-二甲基丙烯酸、2.5份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸、2.5份的N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵及69份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入1.0份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵3.4份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.25份粘弹性表面活性剂聚合物、0.20份交联剂酚醛树脂，0.1份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现62小时后交生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为1150mPa.s，界面张力为0.9025mN/m。
实施例6：
粘弹性表面活性聚合物是由25份的丙烯酰胺、0.5份3，3-二甲基丙烯酸、3份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸、3份的N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵及67.5份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入1.0份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵2.8份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.15份粘弹性表面活性剂聚合物、0.15份交联剂乙酸铬，0.05份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现60小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为250mPa.s，界面张力为0.4328mN/m。
实施例7：
粘弹性表面活性聚合物是由25份的丙烯酰胺、0.5份3，3-二甲基丙烯酸、2份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸、3份的N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵及68.5份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入1.0份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵3份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.18份粘弹性表面活性剂聚合物、0.10份交联剂酚醛树脂，0.05份乙酸铬，0.08份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现65小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为370mPa.s，界面张力为0.5350mN/m。
实施例8：
粘弹性表面活性聚合物是由25份的丙烯酰胺、1份3，3-二甲基丙烯酸、2.5份的2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸、4份的N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵及66.7份的去离子水，加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，加入0.8份引发剂，共聚合得到粘弹性表面活性聚合物。
引发剂的各组分重量份为：过硫酸铵3份；亚硫酸钠1份，混合均匀。
将0.20份粘弹性表面活性剂聚合物、0.10份交联剂酚醛树脂，0.10份乳酸铬，0.10份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现50小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为550mPa.s，界面张力为0.7560mN/m。
实施例9：
取实施例5的粘弹性表面活性剂聚合物，0.25份粘弹性表面活性剂聚合物、0.15份交联剂乳酸铬，0.005份调节剂草酸加入到100份大庆模拟盐水中，高速搅拌120分钟，获得粘弹性弱凝胶调驱剂。
取样品在实验室内置于具塞广口瓶中，在45℃恒温干燥箱中观察成胶情况，实验发现47小时后生成的粘弹性弱凝胶调驱剂溶液发生增稠现象，测得的粘弹性弱凝胶调驱剂粘度为1050mPa.s，界面张力为0.9563mN/m。

Claims (3)

1.一种粘弹性弱凝胶调驱剂，各组分重量份为：
(1)、粘弹性表面活性聚合物：0.15～0.25份；
(2)、交联剂：0.05～0.15份；
(3)、调节剂：0.001～0.005份；
(4)、水：100份；
所述的粘弹性表面活性聚合物，各组分重量份为：
(1)、丙烯酰胺(AM)：20～30份；
(2)、3，3-二甲基丙烯酸：1～2份
(3)、2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸：1.5～3.5份和/或N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵：1～4份；
(4)、去离子水：60～75份；
(5)、引发剂：0.3～1份；
所述的引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸钠组成，各组分重量份为：
过硫酸铵2.5～3.5份；
亚硫酸钠1份；
制备方法：
A、首先，将丙烯酰胺、3，3-二甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-十二烷基乙磺酸和/或N，N-二甲基-烯丙基-十六烷基氯化铵、去离子水加入四口瓶中，在15℃条件下通入氮气30分钟，然后加入引发剂封口聚合得到粘弹性表面活性聚合物；
B、将粘弹性表面活性聚合物加入水中，常温下搅拌溶解120分钟后，依次加入交联剂与调节剂制成粘弹性弱凝胶调驱剂。
2.根据权利要求1所述的粘弹性弱凝胶调驱剂，其特征是：所述的交联剂是酚醛树脂、乳酸铬或乙酸铬中的一种、两种或三种。
3.根据权利要求1所述的粘弹性弱凝胶调驱剂，其特征是：所述的调节剂是氨水、草酸或氢氧化钠中的一种、两种或三种。
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